基于WB的电磁场分析功能对通电线圈中的铁芯周边磁场进行仿真

　　电磁感应现象是大家非常熟悉的物理学现象，本文分享基于WB 的电磁场分析功能对通电线圈中的铁芯周边磁场进行仿真，通过详细的操作步骤说明和设置讲解，为大家学习电磁场分析提供一定的指导。
　　1.1 问题描述
　　有一个中间缠绕铁芯的通电线圈，线圈总共50匝，电流截面为500mm2，通电电流大小为1000mA，如图1-1所示。

　　1.2 几何建模
　　在DM中创建几何模型，步骤如下。
　　（1）创建铁芯及线圈模型，如图1-2所示，分别绘制铁芯草图和外围线圈缠绕部分模型草图，内圆直径大小为20mm，外圆直径大小为36mm，完成之后拉伸50mm得到实体模型。

　　（2）创建磁场域。单击菜单中的ToolsàEnclosure，然后在弹出的详细窗口中设置Shape为Cylinder，Cushion为Uniform，输入数值50mm，同时将Merge Parts？设置为Yes，完成之后单击Generate生成模型，如图1-3所示。

　　1.3 材料属性设置
　　（1）线圈材料使用软件自带通用材料库下的Cooper Alloy，通过单击材料后侧的“+”标记将材料添加至当前分析项目，然后进入Model编辑窗口，将线圈材料设置为Cooper Alloy，其他依照软件定义。
　　（2）进入Coordinate Systems，新建圆柱坐标系，单击线圈模型外表面生成坐标系，并重命名为CS，如图1-4所示。

　　（3）再次进入Geometry单击线圈模型，然后在弹出的窗口中将Coordinate System设置为新建的CS圆柱坐标系。
　　1.4 创建变量
　　在Model窗口中，单击菜单栏中的ToolsàVariable Manager，在弹出的窗口中建立变量ansys 230x，并设置值为1，选中之后单击OK按钮，如图1-5所示。

　　1.5 网格划分
　　采用六面体主体网格划分技术，设置单元大小为5mm，生成网格模型，如图1-6所示。

　　1.6 电流输入及边界设置
　　电流输入及边界设置步骤如下。
　　（1）进入Magnetostatic项，然后插入Source Conductor，选择线圈部分模型，同时设置Conductor Type为Stranded，在其中输入线圈匝数50，通电截面积为500mm2，然后继续在Source Conductor中单击鼠标右键，插入Current，并输入电流大小1000mA，如图1-7所示。

　　（2）单击Magnetic Flux Parallel，在弹出的窗口中选择所有场域表面设置磁场边界，结果如图1-8所示。

　　1.7 结果后处理
　　单击Solution，在其中插入Current Density以及Total Magnetic Flux Density作为初始输出项，设置完成之后提交计算机求解。
　　计算完成之后单击相应输出项，查看结果云图。首先查看电流密度，验证是否设置正确，如图1-9所示，电流密度及方向符合施加的情况。

　　单击Total Magnetic Flux Density，同时单击工具栏中的Graphics以及Solid Form，查看磁通量密度分布及流向，如图1-10所示。同时设置磁通量等高线显示云图，如图1-11所示。

　　最后选择Model，单击鼠标右键，依次插入Construction GeometryàPath，然后创建图1-12所示的路径。然后基于创建的路径计算Directional Magnetic Flux Density，设置Orientation方向为Z Axis方向，计算完成后结果如图1-13所示，可以得到在路径上的磁通量密度分布结果，同时得到路径上各点位置的z方向磁通量密度值的曲线图，如图1-14所示。