電機電磁場有限元分析

電機電磁場是工程領域中所遇電磁場的一種，電磁場問題的理論基礎是Maxwell方程組，各種電磁場問題均可等價于數學領域中偏微分方程的初、邊值問題。

電機電磁場所包含的類型很多，如按場源是否隨時間變化可分為穩態場與時變場；按求解區域的媒介線性與否可分為線性、非線性問題；按電磁場位函數的維數可分為一維、二維、三維問題。就從電機電磁場分布區域來看，也有氣隙磁場、端部磁場、鐵心磁場、電樞導線渦流場等；從理論上講，用數值方法可以解決上述問題，但實際工程應用中，即使是基本的二維穩態電機電磁場問題，電機設計者也較少從場的觀點出發，采用有限元或其它數值法進行求解，究其原因，除客觀條件限制外，主觀上仍有兩方面：其一是要用有限元或其它數值法求解電機電磁場問題，則設計者本身至少要精通該數值方法的理論及過程、相應的計算機程序語言及數據結構、輸入數據文件的建立，有時還要進行必要的程序修改、編譯等；其二，設計者在數值計算前，由于數據前處理過程單調、數據量浩繁，其工作量約占整個有限元分析工作量的80%，因此，電機電磁場數值計算的工程應用研究已經提到較重要的位置，即如何從電機設計者角度出發，將較成熟的求解電機電磁場的數值算法如有限元法在過程上通用化，操作上簡捷化，數據管理上自動化，讓電機設計者真正將有限元法作為一種求解電機電磁場的通用工具，正如會使用計算器的人，并非必須了解其工作原理、機器語言、數碼顯示等。

由于有限元理論已比較完備，相應的計算方法及軟件已在工程領域中作為分析計算的工具，因此，電機設計人員更關心如何應用有限元法來分析計算電機電磁場，即有限元前（后）處理。

1、有限元前處理：是指在有限元分析程序運行以前，針對某一具體問題所必須的所有數據的準備工作。就電機電磁場而言，它主要包括求解區域的確定、幾何模型描述、區域網格剖分、節點、單元編號及優化、各種信息數據生成等。

2、有限元后處理：進行電機電磁場有限元分析的目的，是讓電機設計者對電機磁場有清晰直觀的認識，而有限元法作為一種數值算法，其分析計算的結果因數據浩繁，不便分析評價。將這些數據轉換成工程領域所熟悉的各種圖、曲線、表格等對工程分析及設計評價是很必要的，這就要用到有限元后處理。