浙江大学球形线圈和磁悬浮仿真实验报告材料

1、标准文案实验报告课程名称：工程电磁场与波指导老师：姚缨英成绩：_实验名称：环形载流线圈和磁悬浮实验种类：_解析考据_同组学生姓名：_一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和办理六、实验结果与解析（必填）七、谈论、心得实验一：球形载流线圈的场分布与自感一、实验目的和要求研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感系数掌握工程上测量磁场的两种基本方法感觉电势法和霍耳效应法在理论解析与实验研究相结合的基础上，力求深入对磁场边值问题、自感参数和磁场测量方法等知识点的理解，熟悉霍耳效应以及高斯计的应用二、实验内容和原理（一）

2、实验内容理论解析关于磁场B的求解的主要工作是对下面的边值问题方程组进行求解其中的泛定方程均为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助界线条件、标量磁位的参照点，以及离该磁通球无量远处磁场衰减为零的物理条件所组成。泛定方程:2r,0rRm12r,0rRm2BC:Ht1Ht2H1H2KnNrRisin2RBn1Bn20Hr10Hr2rRm1r00H2rm2r0这个方程看起来简单，实质求解过程并没有想象的轻松本题中场域是表现球对称场的分布，我们选择球坐标系，待求场函数只与球坐标变量r与相关，我们先采用分别变量法大全设试试解设u(r,)R(r)Y(,)，带入下面的Laplace方程分别变量订装1(r2u

3、)1(sinu)12u0r2rrr2sinr2sin22两边同除以R(r)Y(,)12R(r)1Y(,)12Y(,)r2R(r)r(rr)Y(,)r2sin(sin)Y(,)r2sin220两边同乘r2后进行移项1(r2R(r)Y(1(sinY(,)Y(,12Y(,)R(r)rr,)sin)sin22于是能够获得r2dR22rdRR（欧拉型常微分方程）dr2dr01Y)12YY（球谐函数方程）sin(sinsin220关于球谐函数我们进一步进行分别变量令Y(,)()()带入球谐函数方程获得()()()2()(sin()()0sinsin22两边同除以()()，乘sin2后移项得：sin(sin

4、()sin212()()()2获得下面两个常微分方程1d(sind(u)0sind)sin2dd2d20所以，终于，我们获得下面三个关系的常微分方程r2dR22rdRR0dr2dr装(sind1d)(usin2)0sinddd2d20尔后解三个常微分方程.分要解欧拉二方程，球函数方程，本征网上找寻各种解法略最获得球坐下拉普拉斯的通解是u(r,)R(r)Y(,)llDlm(Clr(cos)(AmcosmBmsinm)rl1)Pll0m0lDl(Clrl)Ylm(,)l0mlrl1若是拥有称，也就是我目中的状况，取条极，种状况下的通解是uanRnbnPncosn1nR但是，其由于我的球函数只与相关

5、，所以在一开始分别参照的候其只需要两个量就可以了.参照下面的ppt最结果是一的摆列出1和2的两个方程，而且合条件的特别条件，尔后我的主要任就是求解A0，B0，A1以及B1。至此完成了求解，个看起来很的方程，在了越化越复的程此后，于束了。我，麦克斯方程种交数学家来解决装2.ANSYS的仿真件版本：ANSYS14.5点下面的出命令入窗口命令入窗口入下面命令流后敲回：球形流圈在球表面面流密度按正弦分布本例中以下理：每匝圈截面相同，流密度按圈相地址加，使得球表面面流密度按正弦分布波解析finish/clear定参数，位均采用国制位r0=0.5!域外界所的半径r1=0.05!球形流圈内半径r2=0.05

6、1!球形流圈外半径dcita=1.0!每个小圈截面所占的角度pi=2*asin(1)!3.1415926js0=sqrt(2)*1e6!与电流密度相关的常数（幅值）订装!前办理/prep7!前办理et,1,plane53,1!指定单元种类，轴对称场解析mp,murx,1,1!指定1号资料（空气）的相对磁导率mp,murx,2,1!指定2号资料（线圈）的相对磁导率建立几何模型*do,i,1,180/dcitapcirc,r1,r2,-90+(i-1)*dcita,-90+i*dcita*enddopcirc,0,r0,-90,90aovlap,all对几何模型（即，面）设置属性选择线圈所对应的面

7、，依照地址来选择csys,1!选择柱坐标系asel,s,loc,x,r1,r2aplot!图形显示面，以查察所选择的面可否正确aatt,2,1,0,选择线圈以外的空气地域allsel!asel,u,loc,x,r1,r2!选择全部的模型不选择线圈所对应的面aatt,1,1,0剖分，建立网格先划分线圈所在地域asel,s,mat,2esize,1!依照资料号来选择线圈单元切割数为1，即每个线圈截面就是一个单元amesh,all划分线圈外的空气地域lsel,s,loc,x,r0!lesize,all,180!选择外界线处的圆弧线划分数为180lsel,s,loc,x,0.5*(r1+r0)lesi

8、ze,all,80,8asel,s,loc,x,r2,r0amesh,all划分线圈内的空气地域smrtsize,3mshape,1,2d!三角形单元订装!自由剖分mshkey,0asel,s,loc,x,0,r1amesh,all加载线圈电流密度*do,i,1,180/dcitaasel,s,loc,x,r1,r2asel,r,loc,y,-90+(i-1)*dcita,-90+i*dcitaeslabfe,all,js,js0*sin(0.5+i-1)*pi/180)*enddo加载外界线磁力线平行界线条件allsellsel,s,ext!选择外界线处的线dl,all,asym!磁力线平行

9、allselsavefinish/soluantype,3solvefinish/post1set,1,1,0!读实部结果PLF2D,27,0,10,1!要运行后两句命令，把前面的!去掉即可!set,1,1,1!读虚部结果!PLF2D,27,0,10,1能够获得下面的图形订装尔后我们需要查察一条路径上的结果：MainMenuGeneralPostproPathOperationsDefinePathByLocation按路径点击mainmenu后，弹出右侧窗口，自己随意给自己的路径取个名字，比方我取了L1，第二个是你路径上要设置的点数，默认为2点击ok订装输入后点击ok窗口不变，接着输入第二个

10、点点击ok后再点击cancel连续点击MainMenuGeneralPostproPathOperationsPlotPaths获得以下图点击MainMenuGeneralPostproPathOperationsMapontoPath订装图形显示结果：MainMenuGeneralPostprocPathOperationsPlotPathItemOnGraph，出现窗口：我们能够获得：也可列表显示路径上的结果数据：MainMenuGeneralPostprocPathOperationsPlotPathItemListPathItems，出现窗口：订装仿真结果解析：我们能够显然看出，在0X

11、0.50000范围内，磁场的值基本不变。因此可知，仿真结果中在球内部基本属于匀强磁场，这与我们理论解析吻合，而且，我们不难发现，对照于理论计算，由于仿真的状况更加凑近于我们进行实验时的实质状况，所以仿真结果值与我们的实验测量值特其余凑近，误差很小。接下来我们键入下面的命令流减小观察范围：PATH,FIELD,2,10PPATH,1,0,-0.05!DEFINEPATHWITHNAME=FIELD!DEFINEPATHPOINTSBYNODEPPATH,2,0,0.05PDEF,By,B,yPRPATH,By!PRINTByALONGCOILAXIS/SHOW,GRPH,1PLPATH,By订装

12、仿真结果解析：能够看到仿真结果中中间的磁感觉强度低，两侧的磁感觉强度高，与我们的实验相吻合，造成这一结果的原因可能是由于南北极张口，造成磁通球内的磁感觉线向外侧波折，中部的磁感觉强度低一些。（2）磁场分布图订装X向磁场矢量和全磁场我们能够看到赤道的磁场远弱于两极的磁场实验室进行实质测量结果见第五部分数据的解析与办理订装（二）实验原理（1）球形载流线圈（磁通球）的磁场解析如图11所示，当在z向拥有平均的匝数密度分布的球形线圈中通以正弦电流i时，可等效看作为流经球表面层的面电流密度K的分布。显然，其等效原则在于载流安匝不变，即如设沿球表面的线匝密度分布为W，则在与元长度dz对应的球面弧元Rd上，应

13、有WRdi=Ndzi2R因在球面上，zRcos，所以dzdRcosRsind代入上式，可知对应于球面上线匝密度分布W，应有W2RNRsindNRdsinWsin2R，呈正弦分布。所以，本实验模拟的在球表面上即沿球表面，该载流线圈的线匝密度分布正比于等效的面电流密度K的分布为Nisine2R由上式可见，面电流密度K周向分布，且其值正比于sin。由于，在由球面上面电流密度K所界定的球内外轴对称场域中，没有自由电流的分布,所以,可采用标量磁位m为待求场量，列出待求的边值问题以下：泛定方程:订装BC:2m12m2r,0rRr,0rRHt1Ht2H1H2KnNisinrR2RBn1Bn20Hr10Hr2

14、rRm1r00H2rm2r0上式中泛定方程为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助界线条件、标量磁位的参照点，以及离该磁通球无量远处磁场衰减为零的物理条件所组成。经过求解球坐标系下这一边值问题，可得标量磁位m1和m2的解答，尔后，最后得磁通球内外磁场强度为H1-m1Nicoser-sinerR(1-2)m26R2coserr基于标量磁位或磁场强度的解答，即可描绘出磁通球内外的磁场线分布，如图13所示。由上述理论解析和场图可见，这一典型磁场分布的特点是：）球内H1为平均场，其取向与磁通球的对称轴（z轴）一致，即HNicose-sineNieHe(1-3)13Rr3Rz1z）球外H2等同于球心处一

15、个磁偶极子的磁场。（2）球形载流线圈自感系数L的解析计算在已知磁通球的磁场分布的状况下，显然就不难算出其自感系数L。现第一解析如图1-4所示位于球表面周向一匝线圈中所交链的磁通，即BdS0H1Rsin2S订装Rd所界定的线匝dW所交链的磁通链d尔后，即可解析对应于球表面上由弧元ddWNsinRd2R这样，总磁通链即可由全部线匝覆盖的范围，即由0到的积分求得dLi最后得该磁通球自感系数L的理论计算值为L2N20R(1-4)9在实验研究中，磁通球自感系数L的实测值可经过测量相应的电压、电流来确定。显然，若是外施电源频率足够高，则任何电感线圈电阻在入端阻抗中所起的作用可被忽略。此时，其入端电压和电流

16、之间的相位差约等于90，即可看作一个纯电感线圈。这样，由实测入端电压峰值与电流峰值之比值，即可获得感抗L的实测值，由此便得L的实测值。3）感觉电势法测磁感觉强度若把一个很小的测试线圈放置在由交变电流激磁的时变磁场中，则依照法拉第电磁感觉定律，该测试线圈中的感觉电动势de(1-5)dt式中，为与测试线圈交链的磁通链。若是测试线圈的轴线与磁场方向相一致，且磁场由正弦交变电流激励，那末，对应于式(1-5)的有效值关系为E2fN1由于测试线圈所据有的空间范围很小，故测试线圈内的磁场可近似认为是平均的，所以有=BS=0HS，从而，被测处的磁感觉强度BE(1-6)2fSN1式中，N1为测试线圈的匝数；E为

17、测试线圈中感觉电势的有效值（V）；B为被测处磁感觉强度的有效值（T）；f为正弦交变电流的频率，本实验采用5kHz的交流；S为测试线圈的等效截面积（m2）SR12R1R2R22=7mm23（4）霍耳效应法测磁感觉强度霍耳元件被制备成一块矩形()半导体薄片，如图15所示。当在它的对应侧通以电流I，并置于bl订装外磁场B中时，在其另一对应侧大将表现霍耳电压h，这一物理现象称为霍耳效应。霍耳电压为VVhRhIBfl(1-7)db式中，Rh为霍耳常数，取决于半导体资料的特点；是半导体薄片的厚度；f(l/b)是霍耳元件的形状系数。由式(1-7)可见，在Rh、d、I、f(l/b)等参数值一准时，VhB(Bn

18、)。依照这一原理制成的霍尔效应高斯计，经过安装在探棒端头上的霍尔片，即可直接测得霍尔片所在地址的磁感觉强度的平均值（T或Gs，1T=104Gs）。本实验采用5070型高斯计，它既可测量时变磁场，也可测量恒定磁场（该高斯计使用方法简介参阅附录2）。应指出，在正弦交流激励的时变磁场中，霍尔效应高斯计的磁感觉强度平均值读数与由感觉电势法测量并计算得出的磁感觉强度的有效值之间的关系为Bav22B0.9B(1-8)当在Z向拥有平均的匝数密度分布的球形线圈中通以正弦电流I时，可等效看做为流经球表面的面电流密度K的分布三、主要仪器设备名称型号、规格数量备注磁通球球半径5cm1线圈的密绕方式是沿着z线圈匝数1

19、31匝向平均分布，所以在沿着资料：环氧树脂（=0）方向我们去，越是凑近无感取样电阻（0.5）赤道的地方会给我们感觉是绕得越密磁通球励磁电源直流：01.3A1交流：5KHz，01.3A交流毫伏表050Mv1测试线圈内径R1=1.0mm1外径R2=4mm线圈宽度b=1.5mm线匝数N1=90高斯计5070型1用来测量恒定也许时变0.1-1-10-200-2k-20kGs磁场示波器Alilent54621A示波器1四、操作方法和实验步骤订装B的分布（一）测量磁通球轴线上磁感觉强度（1）沿磁通球轴线方向上下调治磁通球实验装置中的测试线圈，在5kHz正弦交变电流（I=1A）激励状况下，每搬动1cm由毫伏

20、表读出测试线圈中感觉电势的有效值E，尔后，应用式BE2fSN1计算磁感觉强度B。2）在上述激磁状况下，应用5070型高斯计及其探棒，经过调治探棒端头表面地址，使之有最大霍耳电压的输出（即高斯计相应的读数最大），此时，探针面应与磁场线正交。由此能够由高斯计直接读出磁通球北极（r=R，=0）处磁感觉强度B。（二）探测磁通球外面磁场的分布（1）在5kHz正弦交变电流（I=1A）激励状况下，连续探测磁通球外面磁场的分布。测试表示，磁场分布仿佛以下图所示：磁场正交于北极表面；在赤道（r=R，=/2）处，磁场呈切向分布；磁通球B的分布等同于球心处一个磁偶极子的磁场；2）在直流（I=1A）激励状况下，应用高

21、斯计重复以上探测磁通球外面磁场分布的实测过程，并定量读出磁通球北极（r=R，=0）处磁感觉强度B。磁通球场图（三）磁通球自感系数L的实测值本实验在电源激励频率为f=5kHz正弦交变电流（I=0.5A）激励状况下，近似地将磁通球看作为一个纯电感线圈。所以，经过应用示波器分别读出该磁通球的激磁电压u(t)和电流i(t)的峰值本实验中，i(t)的波形可由串接在激磁回路中的0.5无感电阻上的电压测得，即可算出其电感实测的近似值L。应指出，以上电压峰值读数的基值可由示波器设定，而电流峰值读数的依照既可来自于数字电流表的有效值读数，也可来自于0.5无感电阻上的电压降。（四）观察电压、电流间的相位关系应用示

22、波器观察磁通球的激磁电压u(t)和电流i(t)间的相位关系；五、实验数据办理与解析（一）磁通球轴线上磁感觉强度B的分布订装I=1A，f=5kHz（频率测量值为f=5.102kHz）正弦励磁电流测试线圈N1=90，SR12R1R2R22=7mm23（1）感觉电势法测磁感觉强度B序号坐标r（cm）感觉电势法理论计算（=0）测试线圈的感觉电计算磁感觉强度B理论计算磁感觉势E（10-3V）（Gs）强度ENiBB2fSN13R1-573.911.64752-474.211.69483-373.311.55304-272.711.45845-172.111.36386072.011.348110.9746

23、7172.011.34818272.111.36389373.011.505710474.011.663311572.011.3481平均值/11.4813感觉电动势法测磁感觉强度B磁感觉强度B11.811.7）sG11.6（11.5度11.4应感11.3磁11.211.11234567891011序号数据解析：我们求得平均值为Bav=11.4813Gs，理论计算值为B=10.9746Gs，其误差E=4.6，实验值比我们的理论晒微略大一些，南北极在测量时是由于线圈已经不在球内了，球体的直径有必然误差，略小于10cm，使得两端的磁场强度较低，以致测量精度不是很高，所以还在误差赞同的范围之内。订装

24、（2）霍耳效应法测磁感觉强度B序号坐标霍耳效应法实测值Bav（Gs）计算的磁感觉强度B（Gs）1北极（交流励磁I=1A）10.511.72北极（直流励磁I=1A）9.810.93赤道（交流励磁I=1A）4.44.04赤道（直流励磁I=1A）2.62.9其中，Bav22B=0.9B数据解析：我们在通入交流励磁电源时，从表格中能够看出，感觉电动势法和霍尔法测量所获得的北极磁感觉强度吻合的特别好。磁感觉强度测量误差解析：一般状况下，依照常理来说，由于边缘效应和漏磁的存在，我们的测量结果应该是略低于理论值，但是我们感觉电动势法的测量结果要略高于理论值，其原因我解析可能是励磁电源有系统误差，输出电流的有

25、效值存在颠簸，可能与我们仪表上的读数其实不吻合，造成实验结果略微偏大。其余造成误差的原因还有：仪器自己拥有系统误差，高斯计在测量时就会存在必然的误差，高斯计探头的地址的方向以及被测量处的距离都会影响高斯计测量的结果。2.我们在实验过程中，当我们把励磁电源直接外接入0.5欧姆的电阻时，我们发现电流无法调治到1A，这就说明这应该是一个功率电源，有着输出功率的限制，在我们进行进行电流输出的时候，若是磁通球的电阻也比较小，磁通球的表面面电流可能会不够1A。但是我们实验中测得实验值偏大，说明应该是不存在这种问题的。（二）磁通球自感系数L的解析（正弦励磁电流I=0.5A，f=5kHz）测量值：f=5.15

26、5kHzULm=13.5VURm=0.35VUILm实测值(H)理论值(H)相对误差LmULm2LN2ILmL=0R913.5V0.7A6.141047.5310418.5电感测量误差解析：电感的理论计算值与实测值误差较大，理论值显然高于实测值，其原因是仪器自己存在系统误差，实验设备度数和精度有误差取样电阻的阻值可能与0.5有必然误差，以致实验的误差我们电感理论值的推导过于理想化，所以计算出的值与实质值是存在必然误差的，误差会比较大（三）电压、电流间的相位关系订装相差格数时基差值周期相位差2.4div20us/div48us194us89.072o波形解析：由波形图我们能够看出，磁通球的电压要

27、比电流相位超前90度左右，这是应为磁通球在电路中相当于一个起到一个电感的作用，磁通球的电感特别大，取样电阻的阻值比较小，基本能够忽略，电压电流的公式满足U=jwL，所以电压相位超前电流90度左右六、实验结果与解析正弦激励I=1A，f=5kHz的时候，磁通球的磁感觉强度大小在球内的变化不大，从上面的折线图中我们能够看出，沿着z轴的变化趋势是先变大后变小再变大，及球心处的磁感觉强度比较小，南北极的磁感觉强度比较大，这一点存在的原因可能是由于南北极的线圈并没有做到完好密绕，使得球内磁场线发生了必然程度的波折。理论上来说，球内应该是一个匀强的磁场。利用霍尔计来测量球的外磁场，北极的磁场远远大于赤道的磁

28、场，从磁场分布图中，我们也不难看出，北极周边的磁感觉线的密度是远大于赤道周边的磁感觉线的，其余数据和理论测量存在必然误差可能在于，我们在进行测量时，高斯计无法做到完好与赤道也许北极出的磁场线处于严格垂直的状态，有必然斜度。3.其余，由于磁通球自己的制作精度其实不是特别高，自己会存在必然的系统误差，以及我们读数误差等等，这些都是造成实验值与理论值产生误差的原因。4.在直流1A的状况下，用霍耳效应高斯计测量的外磁场，试验数据与交流1A测得的数据相似。两种状况下，沿着赤道一周的磁场强度近似相等。实验二：磁悬浮实验订装一、实验目的和要求观察自牢固的磁悬浮物理现象；认识磁悬浮的作用机理及其理论解析的基础

29、知识；在理论解析与实验研究相结合的基础上，力求深入对磁场能量、电感参数和电磁力等知识点的理解。二、实验内容和原理（一）实验内容（1）观察自牢固的磁悬浮物理现象在给定厚度为14mm的铝板状况下，经过调治自耦变压器以改变输入盘状线圈的激磁电流，从而观察在不相同给定悬浮高度h的条件下，因由于铝板表面层中涡流所产生的去磁效应，而以致的自牢固的磁悬浮物理现象；（2）实测对应于不相同悬浮高度的盘状线圈的激磁电流在厚度为14mm的铝板状况下，以5mm为步距，对应于不相同的悬浮高度，逐点测量牢固磁悬浮状态下盘状线圈中的激磁电流，记录其悬浮高度h与激磁电流I的相应读数。（3）观察不相同厚度的铝板对自牢固磁悬浮状

30、态的影响分别在厚度为14mm和厚度为2mm的两种铝板状况下,对应于相同的激磁电流（如I=20A），观察并读取相应的悬浮高度h的读数，且用手直接感觉在该两种铝板状况下铝板底面的温度。（二）实验原理（1）自牢固的磁悬浮物理现象由盘状载流线圈和铝板相组合组成磁悬浮系统的实验装置，如图2-1所示。该系统中可调治的扁平盘状线圈的激磁电流由自耦变压器供应，从而在50Hz正弦交变磁场作用下，铝质导板中将产生感觉涡流，涡流所产生的去磁效应，即表征为盘状载流线圈自牢固的磁悬浮现象。2）基于虚位移法的磁悬浮机理的解析在自牢固磁悬浮现象的理想化解析的前提下，依照电磁场理论可知，铝质导板应被看作为完纯导体，订装但事实

31、被骗激磁频率为50Hz时，铝质导板仅近似地满足这一要求。为此，在本实验装置的构造中，铝质导板设计的厚度b还必定远大于电磁波正入射平表面导体的透入深度d（bd）。换句话说，在理想化的理论解析中，就交变磁场的作用而言，此时，该铝质导板可被看作为“透但是的导体”。关于给定悬浮高度的自牢固磁悬浮现象，显然，作用于盘状载流线圈的向上的电磁力必然等于该线圈的重量。本实验中，当通入盘状线圈的激磁电流增大到使其与铝板中感生涡流合成的磁场，对盘状载流线圈作用的电磁力足以战胜线圈自重时，线圈即浮离铝板，表现自牢固的磁悬浮物理现象。现应用虚位移法来求取作用于该磁悬浮系统的电动推斥力。第一，将图21所示盘状载流线圈和

32、铝板的组合看作一个磁系统，则其对应于力状态解析的磁场能量Wm1LI22式中，I为激磁电流的有效值。其次，取表征盘状载流线圈与铝板之间相对位移的广义坐标为（即给定h的悬浮高度），则按虚位移法可求得作用于该系统的电动推斥力，也就是作用于盘状载流线圈的向上的电磁悬浮力Wm12dLfI(21)hIConst2dh在铝板被看作为完纯导体的理想化假设的前提下，应用镜像法，能够导得该磁系统的自感为L0aN2ln2hR(22)L0ln2hR式中，a盘状线圈被理想化为单匝圆形线圈时的平均半径；N线匝数；导线被看作圆形导线时的等效圆半径。从而，由牢固磁悬浮状态下力的平衡关系，即f1I2dLMg2dh式中，M盘状线

33、圈的质量(kg)；g重力加速度(9.8m/s2)；进一步代入关系式(22)，略加整理，即可解出关于给定悬浮高度h的磁悬浮状态，系统所需激磁电流为I2Mgh(23)L0三、主要仪器设备订装名称型号、规格数量备注N=250匝内径R=31mm1盘状线圈外径R=195mm12厚度h=12.5mm质量M=3.1kg铝质导板（1）厚度b=14mm1电导率=3.82107S/m（2）厚度b=2mm1自耦变压器0100V，030A，50Hz1四、操作方法与实验步骤调整转盘，改变输出电流，记录盘状线圈悬浮高度以及对应的输出电流大小五、数据记录与办理磁悬浮实验：I2Mgh0aN2，a=R1R2，L0L02序号悬浮

34、高度（cm）实测励磁电流I理论值I(A)仿真结果I(A)（A）100/20.518.15.853119.08.2741.519.810.135221.111.7062.522.513.087325.014.33悬浮高度h与励磁电流I的相应关系励磁电流与悬浮高度关系表30订装25A/20流电15磁励105011.522.53悬浮高度/cm实测励磁电流I（A）理论值I(A)透入深度：d2=0.01152m六、实验结果与解析Ansys仿真软件版本：Ansys14.5仿真过程：输入命令流：磁悬浮铝板有涡流谐波解析finish/clear!定义参数，单位均采用国际制单位装cr1=0.031!盘状线圈内半

35、径cr2=0.195!盘状线圈外半径ch=0.0125!盘状线圈高度n=250!线圈匝数lh=0.014!铝板高度lr1=0.02!铝板内半径lr2=0.25!铝板外半径pi=2*asin(1)!3.1415926xfh=0.03!线圈悬浮高度，解析中可改变参数w=lr2!场域外空气范围相关尺寸h=lh+xfh+ch!场域外空气范围相关尺寸im0=25.20!线圈电流，解析中需调整的参数js0=im0*n*sqrt(2)/(cr2-cr1)*ch)!线圈截面上的电流密度（幅值）-51-!前办理/prep7!前办理et,1,plane53,1!指定单元种类，轴对称场解析mp,murx,1,1!指

36、定1号资料（空气）的相对磁导率mp,murx,2,1!指定2号资料（线圈）的相对磁导率mp,murx,3,1!指定3号资料（铝板）的相对磁导率mp,rsvx,3,2.62e-8!指定3号资料（铝板）的电阻率!建立几何模型!铝板订装rectng,0,lr1,0,lhrectng,0,lr2,0,lh!线圈rectng,0,cr1,lh+xfh,lh+xfh+chrectng,0,cr2,lh+xfh,lh+xfh+ch!外面空气地域及整个解析场域rectng,0,lr2,0,lh+xfh+chrectng,0,w+h,-h,2*hrectng,0,w+8*h,-5*h,6*haovlap,all

37、!对几何模型（即，面）设置属性!选择线圈所对应的面，依照地址来选择asel,s,loc,x,cr1,cr2asel,r,loc,y,lh+xfh,lh+xfh+chlsel,s,loc,x,cr1asll,raatt,2,1,0,选择铝板asel,s,loc,x,lr1,lr2asel,r,loc,y,0,lhlsel,s,loc,x,lr1asll,r订装aatt,3,1,0,选择空气-52-allselasel,u,mat,2,3aatt,1,1,0剖分，建立网格先划分铝板所在地域asel,s,mat,3esize,0.003amesh,all划分线圈所在地域asel,s,mat,2!依照

38、资料号来选择线圈esize,0.003!定义单元尺寸为0.003mamesh,all!剖分线圈所对应的面划分线圈外的空气地域lsel,s,loc,y,0,hlsel,r,loc,x,0asllcm,airin,areamshape,1,2damesh,allesize,0.02订装!划分线圈内的空气地域smrtsize,6mshape,1,2d!三角形单元mshkey,0!自由剖分asel,s,mat,1cmsel,u,airinamesh,all加载线圈电流密度asel,s,mat,2eslabfe,all,js,js0加载外界线磁力线平行界线条件-53-allsellsel,s,ext!选

39、择外界线处的线dl,all,asym!磁力线平行allsel加载求力界线条件asel,s,mat,2eslacm,ccoil,elemfmagbc,ccoilallsel订装savefinish/soluantype,3harfrq,50!指定解析频率为50Hz.solve!finish求解/post1!后办理set,1,1,0!读实部结果PLF2D,27,0,10,1!画实部结果对应的磁场线图fmagsum,ccoil!求线圈所受力！set,1,1,1!读虚部结果PLF2D,27,0,10,1!画实部结果对应的磁场线图！fmagsum,ccoil!求线圈所受力能够获得实部对应的磁场线图，上面的命令流中我选择的悬浮高度为3cm仿真结果以下（h=3cm，I=25.2A）：订装（1）实部对应结果：如图点击绘制磁场强度彩色分布图，我图中所选方式为vectorsum方式可分别选择vectorsum（矢量和）方式，x轴向，y轴向等进行观看，订装磁场强度分布：VectorSum：X方向：订装Y方向：再次输入下面命令流敲回车获得虚部对应结果：订装set,1,1,1!读虚部结果PLF2D,