虽然国外现在已经有了许多有限元程序，但它们价格都很昂贵，而且使用范围也有一定的局限性，国内虽然在机械、能源、电气等领域都有人编制了有限元分析程序，但这些软件都适用于各自领域的特殊问题，更重要的是，这些程序原始信息的输入方法大都还停留在传统的依靠文本文件传递数据的阶段，输入工作量大，而且图形处理功能非常薄弱；另外，大部分成熟的通用程序都是用于结构形状固定的系列产品开发，例如，应用于异步电机的有限元程序，国内外都已搞得较为成熟，而我们在研究新结构电机或电器的电磁场时，前处理是最麻烦的，一般通用程序都无法直接应用。某些有限元分析程序的媒质信息的输入是与自动剖分同时进行的，按媒质区域进行剖分，使剖分过程复杂化，且使三角单元节点编号相差较多，使系数矩阵非零元素带宽加大，增加计算机内存占用量。
鉴于上述这些原因，本文介绍一种简单的编制可视化媒质系数分配处理程序的方法，该程序可用于研究新结构电机或电器电磁场，它的最大优点是：以最少的数据输入获取最方便准确的可视化处理结果。
杨瑞华等：电机电器有限元分析中的可视化前处理方法1有限元方程及媒质系数一般电机电器非线性平面磁场满足二维泊松方程对于轴对称电器磁场，采用圆柱坐标，满足准泊松方程用类比的方法上式可简化成1式。这时，用变分原理可将上式转换成有限元方程其中k为系数矩阵，它的元素为式中：是与三角单元结构有关的系数。
式3方程适用于整个场域，但由4式可知，K与各单元媒质系数ν有关，也就是说，对于在不同的领域剖分单元，ν的数值各不相同。
在气隙区域的单元内在永磁体区域的单元内在磁铁区域的单元内它是非线性的，是B的函数。
2媒质系数的输入及处理1输入媒质分区坐标以下用图1所示的两个例子来说明。图1（a）是永磁同步电机一个极的计算场域，（b）图为带有永磁体的动铁芯式电磁铁的计算场域。
原始数据的输入分两种情况，①电机尺寸已固定，则直接输入P的坐标即可；②若所进行的磁场计算是电机CAD或优化设计的一部分内容，即尺寸是变化的，则可以将尺寸的变化转换成各点坐标，例如，图1（a）中的P7点坐标，用极坐标表示为：r ？？转子外径；/电机磁极数而P点坐标，用极坐标表示为r ？？定子内径；等等。将这些过程编制成一个很简单的接口程序即可实现。
图1计算场域媒质分区图将输入的或转换的P的坐标存入一个文本数据文件若用FORTRAN编程或数据库文件若用C或VC程序编程。
2媒质信息的输入一般电机电器，都由气隙、铁磁材料、永磁材料等几种材料组成，根据材料类别将场域分成几个区域，如图1（a）所示，由于铜导体或铝导体电流区域中导磁系数与空气导磁系数一样，因而将场域分成3个媒质系数为非气隙媒质的区域，图（b）则分成了5个区域。媒质信息只有3组或5组数据，亦即由很少的信息组成。数据是由以下组成的：①区域信息，如图所示，每个区域由任意四边形组成，如图（a）中第①个区域四边形由四个顶点组成，按逆时针记录为P 2，则令②媒质分类编号。将各种材料编成分类号，用一个变量N_je表示。这里是这样编制的：辽宁工程技术大学学报媒质。例如N_je =1表示是气隙，N_je =2表示是永磁材料，N_je =11表示是第一种铁磁材料，N_je =12表示是第二种铁磁材料，等等。
3媒质编号分配1分配程序采用程序循环语句取出每一区域的坐标信息，然后与每个单元的三个节点坐标比较，当所查的单元包含在所查区域内，则赋予单元媒质编号，上述过程也可在K计算过程中边计算边查取，这样不必存在一个En（场域剖分单元个数）数组中，节省了内存空间，但增加了运行时间。
2媒质系数分配结果显示为了检查媒质系数分配是否正确，将不同的区域涂以不同的颜色，在编程中的具体实现在于每个单元按照编号涂一种颜色，各个区域的媒质结果一目了然，媒质系数分配前处理过程结束。
图2媒质分区结果显示4K矩阵系数计算中媒质系数赋值。
在K系数形成的计算中，查得单元媒质编号，然后按照媒质编号分配相应的媒质系数。即当MJEE=1时，为气隙区域，则用公式（5）赋值；当MJEE=2时，为永磁材料区域，则用公式（6）赋值；当MJEE=11时，为第一种铁磁材料区域，则调用查第一条磁化曲线的函数子程序，即由已知的B求取H然后用公式（7）赋值。
有限元剖分单元的ν赋值以后，就可将ν值代入4式进行有限元单元系数矩阵K的系数计算。
5结论程序简单，容易实现，可用于任何电机或电磁电器的有限元分析中，尤其是可用在一种新结构电机或电器的CAD，将电磁结构设计计算与磁场数值分析结合在一起的场合。笔者在用VC和FORTRAN语言分别编制了电机电器磁场有限元通用程序来分析一些特种电机或电磁电器，其中采用本文编制的媒质系数分配程序，输入数据工作量大大减小，数据处理准确度有明显的提高，尤其是可视化处理，数据分配处理结果一目了然，提高了工作人员的效率，缩减了科研周期，为电机电器的CAD的进一步发展打下良好的基础。
［1］汪玉凤，付华，臧小杰。新结构永磁同步电动机磁场有限元分析[J]