ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作

在ANSYS Workbench的電磁場分析中,導體通電產生磁場,導體設置有兩種方法:

1.第一種為導體方法:加載電壓和電流,自動設置電流的流向,進而計算出磁場,這種方式的優勢是僅僅需要電流的流入位置和流出位置,給定電流值就可以了,無論其形狀多么復雜,導體的電流如圖所示。

ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖1ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖2

在端面的磁場如圖所示

ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖3

但是這種方式中的電流流向會出現走最小電阻的方式,類似河流中的水流,彎曲的狀態下,能量最小的路徑流量最大,如圖所示,電流從下方流入,上方流出,則紅色區域的電流密度最大,藍色區域的電流較小(走近路),當導線為單根實體導線的時候,確實是這種電流流動方式。

ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖4

當線圈方式的時候就需要下面這種方式了


2.第二種為線圈方法:加載電流密度,電流為坐標的Y方向,但是在拐彎位置需要設置局部坐標系

ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖5

這 種方法就不會出現電流走近路的問題, 因為電流密度是確定的輸入方式,而且實際產品中確實是多跟導線繞制的線圈,每個橫截面上的電流密度都是均勻的,則計算的結果和實際相符 ,這種方式適合電磁鐵一類的多根導線的線圈類型仿真分析

3.那么問題來了,規則形狀沒有問題,如上圖所示,電流密度容易給定,如果想要任意形狀的多根并排導線怎么辦?就是前面兩種效果的結合方式如何操作?因為電流密度只能作用于導體的Y方向,局部坐標系不能表達其電流密度方向,所以形狀復雜的時候怎么做?答案是切割

在Maxwell軟件中boundary有個Insulating Boundary,直接在每根的導體表面加載這個命令就好了,但是APDL中沒有這個功能,所以只能通過以下方式來操作

1. 創建絕緣區域:確定兩個導體 之間的絕緣區域,并在模型中創建相應的幾何實體或網格。將對應的網格設置為空氣或絕緣材料即可

2.另外一種方法就是通過命令的方式來操作,建立的模型為兩根導線緊挨著,那么將中間層的接觸面命名,然后選擇中間面的節點,之后選擇面上的單元,更改單元為不導電的單元為

結果如圖所示,電流密度可以看到,兩個導線之間是均勻的隔離開的,查看導體電壓的時候可以看到中間一條縫隙,設置為絕緣

采用這個方法就可以較好的模型多導線緊挨著狀態下的絕緣問題了

ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖6ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖7

ANSYS Workbench電磁場分析中的導線絕緣如何操作的圖8

在ANSYS Workbench中進行電磁場分析時,導體設置是一個關鍵步驟。無論是導體方法還是線圈方法,都需要根據具體的分析需求來選擇合適的方法。面對復雜形狀和多導線并排的情況,我們需要采用切割和絕緣處理的方法來解決。通過精細的模型設置和巧妙的操作技巧,我們可以在ANSYS Workbench中準確地進行電磁場分析,為工程實踐提供有力的支持。希望本文能夠幫助讀者更好地理解和應用ANSYS Workbench進行電磁場分析。




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