硕士研究生Ansoft课件
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ansoft maxwell 入门及相关基础操作 ppt课件
求解器选择
ppt课件
3
1 功能介绍（续）
静磁场求解器（Magnetostatic ）
用于分析由恒定电流、永磁体及外部激磁引起的磁场， 是用于激励器、传感器、电机及永磁体等。该模块可自动计算 磁场力、转矩、电感和储能。
瞬态磁场求解器（Transient ） 用于求解某些涉及到运动和任意波形的电压、电流源激励 的设备，可获得精确的预测性能特性。该模块能同时求解磁场、 电路及运动等强耦合的方程，从而得到电机的相关运行性能
分析电机、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁装置
的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。它所包
含的自上而下执行的用户界面、领先的自适应网格剖分技术
及用户定义材料库等特点，使得它在易用性上遥遥领先。它
具有高性能矩阵求解器和多CUP处Biblioteka 能力，提供了最快的求解速度。
ppt课件
2
1 功能介绍（续）
ppt课件
5
1 功能介绍——界面环境
ppt课件
6
ppt课件
7
1 功能介绍——界面环境
ppt课件
8
1 功能介绍——界面环境
ppt课件
9
2 模型建立（modeling）
在绘制曲线模型时，系统默认的是将封闭后的曲线自动生成 面，如果用户不想让其自动生成面，可以在绘制曲线模型前， 点击菜单栏中的Tools/Options/Modeler Options 项更改绘图设 置。
ppt课件
4
1 功能介绍（续）
涡流场求解器（Eddy Current）
用于分析受涡流、集肤效应、邻近效应影响的系统。 它求解的频率范围可以从０到数百兆赫兹，能够自动计算损 耗、铁损、力、转矩、电感与储能。
Ansoft第4讲
（4-18）
包括：外界源电流
I S
1
d
感应电流（涡流） I e j Ad
1
位移电流
Id
1
j ( j A)d
第四讲
4.1.2涡流与趋肤深度 感应电流允许磁场穿透导体一定深度，这个深度 被定义为趋肤深度，有以下表达式：
第四讲
第九步：查看求解结果 在软件求解完之后，右击工程树栏的Resuls，选择 solution data，点击Matrix，在type选项中选择R,L项：
第四讲
将Name改为left
第四讲
(3)生成右侧母线 选中left，在菜单栏单击Edit-Duplicate-Along lines
第四讲
在右下角坐标 x, y, z中填入起始坐标（-8，-3,0） 后点击回车，再在dx, dy, dz中输入（12,0,0）点击回 车，然后在弹出的Toltal Number对话框中输入2 ，
③ 气球边界:
ห้องสมุดไป่ตู้
④ 对称边界;
⑤ 匹配边界;
⑥ 阻抗边界。
第四讲
阻抗边界主要用于：
(1)导体的趋肤深度小于模型结构尺寸两个数量级，网格生 成器并不能在导体中生成足够好的网格以计算涡流;
(2)导体内部磁场强度在表面法向方向的分量，比表面切向 方向的分量衰减得快;
(3) 与趋肤深度相比，交变电流源距离涡流出现的表面 相对较远。
F (t ) R Fme j (t )
（4-10）
第四讲
则麦克斯韦方程组可以写成:
E j B H j D E
（4-11） (4-12)
Ansoft资料课件
Ansoft 培训中心的几个 应用实例介绍谢拥军 龚书喜 苏涛 西安电子科技大学天线与微波国家重点实验室 副主任/主任、教授、博士生导师一、复杂运载平台系统天线布局的设计 二、民航客机雷达散射截面特性研究 三、内置PCB板机箱的屏效计算 四、交叉耦合滤波器设计 五、大型波导缝隙天线的设计和仿真1一、复杂运载平台系统天线布局的设计1. 系统天线布局设计的含义 2. Ansoft仿真设计解决思路系统天线布局设计的含义随着通信、电子及航空航天技术的飞速发展，现代 电子系统设备日益复杂化、集成化。
当大量电子设备密集于运载平台时，如何合理有效 地布置各类天线，以确保所有设备兼容工作？ 通过各种相关的隔离技术进行合理有效的天线布局 设计，能使整个系统共存于同一运载平台的物理和 电磁环境中，一起执行各自功能。
合理有效地完成天线布局设计已是整个平台系统设 计成功与否的最重要的环节之一！2Ansoft仿真设计解决思路在较低频段，由于天线工作波长或谐振波长比较 长，相当于降低了系统的电尺寸，使得利用软件进 行辅助计算成为可能。
利用虚拟原型，通过精确的三维全波电磁场仿真预 测其电性能，可全面仿真分析不同布局下系统天线 的阻抗和辐射特性、相互间耦合以及电磁场分布情 况。
研究系统各天线不同布局与各天线自身性能、天线 间的互耦及电磁场分布之间的关系，并利用参数 化、调谐试验、优化设计、敏感性和公差统计分析 最终解决各种平台系统天线布局优化设计。
Ansoft仿真设计解决思路我们以一架飞机为例，分析 其表面天线的隔离度。
右图 是运载平台系统的3D模型。
◆ ◆ ◆ ◆翼展 全长 尾翼高度 机身长度21.8 50.5 6.6 42.4米 米 米 米下面我们介绍系统各天线模 型的创建。
3Ansoft仿真设计解决思路单极子天线 刀型天线虚拟物体Ansoft仿真设计解决思路下图是运载平台系统的完整模型4二、民航客机雷达散射截面特性研究1. 雷达散射截面的概念 2. Ansoft仿真解决方案雷达散射截面的概念物体被电磁波照射时，能量将朝各个方向散射。
Ansoft12在工程电磁场中的应用课件
将选择物体设置为边
Ansoft12在图工2程3电位磁函场数中边的应界用设置
23
五、求解选项参数设定
1.力和力矩的设置
选取永磁体和转子面，执行 Maxwell2D/Parameters/Assign/Force或Torque命令。
图A2n4so力ft1和2在力工矩程参电数磁设场中置的对应话用框
24
2.网格剖分设置。
图11 电机定子冲片模型
Ansoft12在工程电磁场中的应用
11
12. 创建永磁体。执行Draw/Line命令，分布输入（0，49）， （0，54）。选择该直线，执行Draw/Sweep/Around Axis命令， 在“Sweep Around Axis”对话框中输入旋转角度为80 °，并 改名为“Permant”。
执行Maxwell 2D/Mesh Operations/Assign/On Selection （或Inside Selection、Surface Approximation）命令。
图25 剖分设置
Ansoft12在工程电磁场中的应用
25
3.求解残差设定。 执行Maxwell 2D/Analysis Setup/Add Sol及程定电子磁槽场模中的型应图用
6
5. 执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在Axis 选择沿z轴复制，相隔10°，进行36次复制。如图6-7所示。
图6 定子槽复制对话框
图7 复制后的定子槽
Ansoft12在工程电磁场中的应用
7
6. 执行Draw/Arc/Center Point命令，以（0，0）作为中心原点， 将各个定子槽用圆弧连接。按Ctrl+A键选择所有物体，执行 Modeler/Boolean/Unite命令，命名为“slot”。操作及模型如 图8所示。
Ansoft12在图工2程3电位磁函场数中边的应界用设置
23
五、求解选项参数设定
1.力和力矩的设置
选取永磁体和转子面，执行 Maxwell2D/Parameters/Assign/Force或Torque命令。
图A2n4so力ft1和2在力工矩程参电数磁设场中置的对应话用框
24
2.网格剖分设置。
图11 电机定子冲片模型
Ansoft12在工程电磁场中的应用
11
12. 创建永磁体。执行Draw/Line命令，分布输入（0，49）， （0，54）。选择该直线，执行Draw/Sweep/Around Axis命令， 在“Sweep Around Axis”对话框中输入旋转角度为80 °，并 改名为“Permant”。
执行Maxwell 2D/Mesh Operations/Assign/On Selection （或Inside Selection、Surface Approximation）命令。
图25 剖分设置
Ansoft12在工程电磁场中的应用
25
3.求解残差设定。 执行Maxwell 2D/Analysis Setup/Add Sol及程定电子磁槽场模中的型应图用
6
5. 执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在Axis 选择沿z轴复制，相隔10°，进行36次复制。如图6-7所示。
图6 定子槽复制对话框
图7 复制后的定子槽
Ansoft12在工程电磁场中的应用
7
6. 执行Draw/Arc/Center Point命令，以（0，0）作为中心原点， 将各个定子槽用圆弧连接。按Ctrl+A键选择所有物体，执行 Modeler/Boolean/Unite命令，命名为“slot”。操作及模型如 图8所示。
Ansoft软件讲座学习
第5页/共49页
第五页，编辑于星期五：十点 十五分。
第二步：选择磁性元件类型
1. 基于波形的电感 2. 基于Buck拓扑的电感
3. 基于Boost拓扑的电感 4. 基于Buck-boost拓扑的电
感
5. 基于波形的变压器
6. 基于经典正激拓扑的变压器 7. 基于半桥拓扑的变压器
8. 基于全桥拓扑的变压器
第四页，编辑于星期五：十点 十五分。
工程名命名规则
• 工程名长度不大于32个字符 • 由字母(A~Z)和数字(0~9)组成,最好以字母打头 • 最好不要在工程名中使用current、initial、empty、last、mesh、fileset、previous、seeded、part
等保留字 建议：项目名称+版本号 如SWH65 28S15 VOL1
9. 基于推挽拓扑的变压器 10. 基于波形的耦合电感 11. 基于波形的反激拓扑变压器
12. 基于反激拓扑的变压器
第6页/共49页
1
2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12
第六页，编辑于星期五：十点 十五分。
第三步：选择“Waveform”栏
第7页/共49页
第七页，编辑于星期五：十点 十五分。
第19页/共49页
第十九页，编辑于星期五：十点 十五分。
第八步：选择磁心尺寸
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第二十页，编辑于星期五：十点 十五分。
第九步：选择骨架（可选）
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第十步：选择线型
可供选用的线型 • LISZ • ROUND
• FOIL
• SQUARE • PLANAR
最新Ansoft-Maxwell简介与电场仿真实例课件PPT
选择求解器类型： Maxwell 3D > Solution Type>Electrostatic
内芯建模： Draw > Cylinder 输入内芯底面圆心坐标（0，0，-4）mm 输入内芯半径：dy = 0.6mm 输入内芯长度：dz = 25mm
圆心坐标 内芯长度
内芯半径
2.设置材料属性
双击
三维直流磁场分析（3D DC Magnetic）
用于分析由恒定电流、永磁体及外部激磁引起的磁场。该模块 可计算磁场强度（H），电流密度（J），磁感应强度（B）， 磁场力、磁场能量、转矩、电感等。可用于分析直流载流线圈 磁场，永磁体产生磁场等。
涡流场分析（Eddy Current Field）
用于分析受涡流、集肤效应、邻近效应影响的系统。它求解的 频率范围可以从０到数百兆赫兹，能够计算损耗、铁损、力、 转矩、电感与储能。可用于分析导体中的涡流分布。三维正弦 电磁场特性等。
ห้องสมุดไป่ตู้
部分电容
Capacitance Matrix 部分电容矩阵
4导体静电独立系统 Q1C10V1C12(V1V2)C13(V1V3) Q2 C20V2C21(V2V1)C23(V2V3) Q3 C30V3C31(V3V1)C32(V3V2)
Q 1 C 10C 12C 13 C 12
Q 2 C 12
建模完毕
Blank Parts: Outer; Tool Parts: Air
3.设置激励源 激励源：内芯电压：-1kV；外屏蔽层电压1kV 选中Inner模型,设置电压-1kV
Maxwell 3D > Excitations > Assign > Voltage. 选中Outer模型,设置电压1kV
内芯建模： Draw > Cylinder 输入内芯底面圆心坐标（0，0，-4）mm 输入内芯半径：dy = 0.6mm 输入内芯长度：dz = 25mm
圆心坐标 内芯长度
内芯半径
2.设置材料属性
双击
三维直流磁场分析（3D DC Magnetic）
用于分析由恒定电流、永磁体及外部激磁引起的磁场。该模块 可计算磁场强度（H），电流密度（J），磁感应强度（B）， 磁场力、磁场能量、转矩、电感等。可用于分析直流载流线圈 磁场，永磁体产生磁场等。
涡流场分析（Eddy Current Field）
用于分析受涡流、集肤效应、邻近效应影响的系统。它求解的 频率范围可以从０到数百兆赫兹，能够计算损耗、铁损、力、 转矩、电感与储能。可用于分析导体中的涡流分布。三维正弦 电磁场特性等。
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部分电容
Capacitance Matrix 部分电容矩阵
4导体静电独立系统 Q1C10V1C12(V1V2)C13(V1V3) Q2 C20V2C21(V2V1)C23(V2V3) Q3 C30V3C31(V3V1)C32(V3V2)
Q 1 C 10C 12C 13 C 12
Q 2 C 12
建模完毕
Blank Parts: Outer; Tool Parts: Air
3.设置激励源 激励源：内芯电压：-1kV；外屏蔽层电压1kV 选中Inner模型,设置电压-1kV
Maxwell 3D > Excitations > Assign > Voltage. 选中Outer模型,设置电压1kV
Ansoft教程1_2D_section01_femintro
×Ε = B=0
Β t D t
×H = J + D=ρ
T1_2D, pg. 18 4/15/04
FEM Approximation Functions
The desired field in each element is approximated with a 2nd order quadratic polynomial Az(x,y) = ao + a1x + a2y + a3x2 + a4xy + a5 y2 Field quantities are calculated for 6 points (3 corners and 3 midpoints) in 2D and 10 points in 3D
T1_2D, pg. 22 4/15/04
FEM Percent Error Energy
Summation of local error in each triangle divided by total energy n R(local)i
Percent Error Energy = ∑
i =1
FEM Maxwell’s Equations
Differential Form of Maxwell’s Equations
Faraday' s Law of Induction Gauss' s Law for Magnetism Ampere' s Law Gauss' s Law for Electricity
Object boundaries are preserved by adding additional points and triangles
B06-10-004ANSOFT高级应用(二)
本文件为捷和电机集团有限公司之财产，未经许可，不准对外公开、复制、引用或以任何形式使用。
Your Partner in motion related industry
16
1N·m紧凑型无刷直流电机设计
拼接时结构特点是把定子铁心 的齿和轭按照齿数均匀分成几 乎完全相同的等分,每一部分上 既有齿也有轭。在每个部件上 直接把集中绕组绕好,再采用特 殊的工装把各部分拼装成定子 组件。其优点是不用再设计专 门的绕线架,定子绕线可以一次 成型,缺点是需要设计专门的工 装卡具。
本文件为捷和电机集团有限公司之财产，未经许可，不准对外公r Partner in motion related industry
14
1N·m紧凑型无刷直流电机设计
紧凑型无刷直流电机是一种新结构的电机。电机定子的齿与轭采用分装集 成的结构,定子绕组采用排绕,节距近似为1,能有效减少端部,充分利用定 子空间;槽满率从55%提高到80%,绕组端部缩短了50%-80%,因此这类电机具 有体积小、结构紧凑、效率高等突出优点。
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5
无刷直流电机
表两相导通星形三相六状态绕组和开关管导通顺序表
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10
换相转矩脉动
• 重叠换相法 工作原理是:换相时,本应立即关断的功率开关器件并不是 立即关断,而是延长了一个时间间隔,并将本不应开通的开关 器件提前开通一个角度,这样可以补偿换相期间的电流跌落, 进而抑制转矩脉动。 重叠时间需预先确定,而选取合适的重叠时间比较困难,大 了会过补偿,小了又会造成补偿不足。 • 定频采样电流调节技术 在重叠期间采用PWM控制抑制换相转矩脉动使重叠时间由电 流调节过程自动调节,从而避免了对重叠区间的大小难以确定 的问题。但是该方法必须保证足够高的电流采样频率和开关 频率才有效。另外,该方法虽然对抑制高速下换相转矩脉动有 效,但需要离线求解开关状态并且算法复杂,在实际应用中有 一定的局限性。
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16
1N·m紧凑型无刷直流电机设计
拼接时结构特点是把定子铁心 的齿和轭按照齿数均匀分成几 乎完全相同的等分,每一部分上 既有齿也有轭。在每个部件上 直接把集中绕组绕好,再采用特 殊的工装把各部分拼装成定子 组件。其优点是不用再设计专 门的绕线架,定子绕线可以一次 成型,缺点是需要设计专门的工 装卡具。
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14
1N·m紧凑型无刷直流电机设计
紧凑型无刷直流电机是一种新结构的电机。电机定子的齿与轭采用分装集 成的结构,定子绕组采用排绕,节距近似为1,能有效减少端部,充分利用定 子空间;槽满率从55%提高到80%,绕组端部缩短了50%-80%,因此这类电机具 有体积小、结构紧凑、效率高等突出优点。
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无刷直流电机
表两相导通星形三相六状态绕组和开关管导通顺序表
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换相转矩脉动
• 重叠换相法 工作原理是:换相时,本应立即关断的功率开关器件并不是 立即关断,而是延长了一个时间间隔,并将本不应开通的开关 器件提前开通一个角度,这样可以补偿换相期间的电流跌落, 进而抑制转矩脉动。 重叠时间需预先确定,而选取合适的重叠时间比较困难,大 了会过补偿,小了又会造成补偿不足。 • 定频采样电流调节技术 在重叠期间采用PWM控制抑制换相转矩脉动使重叠时间由电 流调节过程自动调节,从而避免了对重叠区间的大小难以确定 的问题。但是该方法必须保证足够高的电流采样频率和开关 频率才有效。另外,该方法虽然对抑制高速下换相转矩脉动有 效,但需要离线求解开关状态并且算法复杂,在实际应用中有 一定的局限性。
Ansoft第2讲解析
（2.11）
第二讲
矩阵中主对角线上元素是一个导体相对于其它导体电容 的总和，该项表示导体的电容，在数值上是在一个导体上 施加1V电压，而其它导体接地时，在该导体上的电量为：
C( 2, 2) C 20 C12 C 23
（2.12）
非主对角线上的元素在数值上是系统中一个导体是施加1V
电压，然后在其它导体上感应出的电荷量。如 C( 2,1) C( 2,1)
（2.6）
从而，得到电容的计算公式为：
C 2U e V2
（2.7）
第二讲
A、与电荷和电压相关的电容
电容矩阵表示导体组的电压和电量之间关系。对
于图1所示的3个导体组成的系统，有：
图1 三个导体组成的系统
第二讲
C12 C13 V1 Q1 C10 C12 C13 V Q C C C C C 20 12 23 23 2 2 12 C23 C30 C13 C23 Q3 V3 C13
，
其数值是导体2施加1V电压，其它导体接地，在导体1上感应的 电荷量。非主对角线上元素是相关的两个导体间电容的相反数。
第二讲
B、与电流和随时间变化电压相关的电容
电容可以表示图2所示的导体系统中电流与随时间变化电压的关系。
图2 具有时变电压的3个导体系统
第二讲
随时间化的电压源在每条线上所产生的电流与电压具有下列关系：
并通过电场给其它电荷以作用力。空间中相对于观察者
而静止的电荷所产生的电场为静电场。 静电场满足的基本方程是泊松方程和拉普拉斯方程， 静电场边值问题的定解就是拉普拉斯方程或泊松方程满 足给定边界条件时的解。
§ 2.1 静电场基本理论
(完整版)Ansoft第1讲
允许用户设置多项可变设计量，如位置、形状、源及频 率等。用户只要单击鼠标，即可自动计算数千种情况的 物理问题，而整个过程不许用户干预。
第一讲
1、特点：
具有直观友好的图形用户界面，快速精确的自适应求解 器和功能强大的后处理功能； 具有一个完整的仿真设计环境，能自动计力、转矩、电 容和电感量以及储能等物理量，还能以云图、矢量图或等 值线的形式绘制标量电位、电场强度、磁力线、磁通密度、 能量等物理量的分布结果； 强大灵活的宏命令能够方便地对模型进行修改，并具有 参数分析功能。
Maxwell 2D的主要操作按钮如下图所示：
求解类型 快捷安钮
图形操作 快捷安钮
材料属性 座标变换 图形绘制 快捷安钮 快捷安钮 快捷安钮
第一讲
图(a)：从左至右分别为新建Maxwell 2D 工程，新建 RMxprt 工程和新建Maxwell 3D 工程。
图(b)：常用视图操作按钮，有视图移动、旋转、缩放 和全局视图等按钮。
第一讲
2、创建一个新的工程
（1）在Maxwell窗口中, 左键单击工具栏������ 图标, 或 选中菜单栏File > New；
（2）右键单击工程名, 然后选择弹出的快捷菜单栏 rename项， 改变工程名名称；
（3）选中菜单栏Project > Insert Maxwell 2D Design；
2、诺伊曼边界条件（Neumann ) 第二类边界条件，它规定了边界处势的法向导数分布。 Maxwell所提到的齐次诺伊曼边界，即法向导数为0，默 认边界条件，不需用户指定。
第一讲
3、对称边界条件（Symmetry Boundary）：包括奇 对称和偶对称边界
奇对称边界可以模拟一个设备的对称面，在对称面 的两侧电荷、电位、电流满足大小相等、方向相反。
第一讲
1、特点：
具有直观友好的图形用户界面，快速精确的自适应求解 器和功能强大的后处理功能； 具有一个完整的仿真设计环境，能自动计力、转矩、电 容和电感量以及储能等物理量，还能以云图、矢量图或等 值线的形式绘制标量电位、电场强度、磁力线、磁通密度、 能量等物理量的分布结果； 强大灵活的宏命令能够方便地对模型进行修改，并具有 参数分析功能。
Maxwell 2D的主要操作按钮如下图所示：
求解类型 快捷安钮
图形操作 快捷安钮
材料属性 座标变换 图形绘制 快捷安钮 快捷安钮 快捷安钮
第一讲
图(a)：从左至右分别为新建Maxwell 2D 工程，新建 RMxprt 工程和新建Maxwell 3D 工程。
图(b)：常用视图操作按钮，有视图移动、旋转、缩放 和全局视图等按钮。
第一讲
2、创建一个新的工程
（1）在Maxwell窗口中, 左键单击工具栏������ 图标, 或 选中菜单栏File > New；
（2）右键单击工程名, 然后选择弹出的快捷菜单栏 rename项， 改变工程名名称；
（3）选中菜单栏Project > Insert Maxwell 2D Design；
2、诺伊曼边界条件（Neumann ) 第二类边界条件，它规定了边界处势的法向导数分布。 Maxwell所提到的齐次诺伊曼边界，即法向导数为0，默 认边界条件，不需用户指定。
第一讲
3、对称边界条件（Symmetry Boundary）：包括奇 对称和偶对称边界
奇对称边界可以模拟一个设备的对称面，在对称面 的两侧电荷、电位、电流满足大小相等、方向相反。
硕士研究生Ansoft课件
Electromagnetic Analysis
Analytical Techniques
Numerical Techniques
Integral Equations
Differential Equations
Boundary Element
Finite Difference
Finite Element
（3）支撑软件 有限元分析及前后处理程序包 优化程序包 几何造型软件
设计绘图系统和绘图软件包
常用CAD软件
三、电机设计时通常的给定数据
额定功率PN、额定电压UN、相数、连接方法、频率、同步转速、 cos
四、电机的性能指标
启动电流倍数、启动转矩倍数、最大转矩倍数、过载能力、效
率、cos
不同的电磁场分析方法
§7 求解
一、稳态解
二、瞬态解
§8 求解结果后处理
一、图形后处理
二、数据后处理
稳态场求解
只能求解电机在恒定电流作用下某瞬时的磁场 分布、电磁力、电磁转矩、电机参数
电机磁场分布图、磁通密度波形等
定子绕组 轴
定子铁心
永久磁极 机壳
图2 4相14极电机结构图
气 隙 磁 密 B
机械角度（0）
图6 空载时气隙磁密绝对值沿圆周分布
Slover:
二、确定求解坐标平面
§2 建立模型
一、画出电机的结构模型
定子
二、对电机中相同的部分进行分类 定子绕组 转子各部分材料
§4 给电机施加边界条件和激励
一、加边界条件
二、加激励 1、加电流激励
稳态计算、参数计算时均加电流激励
Scalar Potential
Vector Potential
2024版Ansoft
目录
• Ansoft application in signal processing field
• Ansoft software operation guide and skill sharing
01 Ansoft Software Overview
Software background and characteristics
Parameter Studies
Allow users to perform parameter sweeps to optimize designs and understand the impact of different variables on performance
High Frequency Circuit Simulation
要点一
EMC Analysis
Ansoft enables engineers to perform electromagnetic compatibility (EMC) analysis to ensure that their designs comply with international EMC standards
Circuit Simulation
With Ansoft's advanced circuit simulators, engineers can design and analyze complex microwave and RF circuits, taking into account various parameters such as frequency response, noise figure, and linearity
《Ansoft软件讲座》课件
implorer模块是Ansoft软件中的电子系统仿真模块， 用于进行复杂电子系统的仿真和分析。
Ansoft软件的使用方法
1
建立项目
2
掌握Ansoft软件的项目建立方法，包括创
建模型、导入材料等步骤。
3
结果分析与优化
4
学会如何分析仿真结果，并优化设计， 以提高电磁性能和效果。
2 学习Ansoft软件的建议
学习Ansoft软件需要掌握一定的电磁学和电路知识，并进行实际的案例操作和实践。
3 Ansoft软件的未来发展趋势
Ansoft软件将继续不断更新和改进，以满足不断变化的电磁仿真需求，为工程师提供更好 的解决方案。
Q& A
1 参与讨论
在Q& A环节中，欢迎大家积极参与讨论，分享经验和观点。
2 解答疑问
我们的讲座团队将耐心解答大家的问题，并提供专业的意见和建议。
《Ansoft软件讲座》PPT 课件
在这个《Ansoft软件讲座》的PPT课件中，将介绍Ansoft软件的概述、模块、 使用方法，以及案例分析和发展趋势。让我们一起探索Ansoft软件的世界吧！
讲座目的
通过这个讲座，我们旨在向大家介绍Ansoft软件的强大功能和应用领域，以便 更好地了解和利用该软件进行仿真设计。
安装与配置
学习如何正确安装和配置Ansoft软件，以 确保软件能够正常运行。
模拟设计
通过Ansoft软件进行电磁仿真设计，包括 设置参数、运行仿真等操作。
Ansoft软件的案例分析
案例1：高频微波电 路仿真设计
通过Ansoft软件，我们可以对高 频微波电路进行精确的仿真和 设计，以满足不同应用领域的 需求。
Ansoft软件的模块
Ansoft软件的使用方法
1
建立项目
2
掌握Ansoft软件的项目建立方法，包括创
建模型、导入材料等步骤。
3
结果分析与优化
4
学会如何分析仿真结果，并优化设计， 以提高电磁性能和效果。
2 学习Ansoft软件的建议
学习Ansoft软件需要掌握一定的电磁学和电路知识，并进行实际的案例操作和实践。
3 Ansoft软件的未来发展趋势
Ansoft软件将继续不断更新和改进，以满足不断变化的电磁仿真需求，为工程师提供更好 的解决方案。
Q& A
1 参与讨论
在Q& A环节中，欢迎大家积极参与讨论，分享经验和观点。
2 解答疑问
我们的讲座团队将耐心解答大家的问题，并提供专业的意见和建议。
《Ansoft软件讲座》PPT 课件
在这个《Ansoft软件讲座》的PPT课件中，将介绍Ansoft软件的概述、模块、 使用方法，以及案例分析和发展趋势。让我们一起探索Ansoft软件的世界吧！
讲座目的
通过这个讲座，我们旨在向大家介绍Ansoft软件的强大功能和应用领域，以便 更好地了解和利用该软件进行仿真设计。
安装与配置
学习如何正确安装和配置Ansoft软件，以 确保软件能够正常运行。
模拟设计
通过Ansoft软件进行电磁仿真设计，包括 设置参数、运行仿真等操作。
Ansoft软件的案例分析
案例1：高频微波电 路仿真设计
通过Ansoft软件，我们可以对高 频微波电路进行精确的仿真和 设计，以满足不同应用领域的 需求。
Ansoft软件的模块
ansoft maxwell 入门及相关基础操作ppt课件
2 模型建立（modeling）
在绘制曲线模型时，系统默认的是将封闭后的曲线自动生成 面，如果用户不想让其自动生成面，可以在绘制曲线模型前， 点击菜单栏中的Tools/Options/Modeler Options 项更改绘图设 置。
最新课件
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2 模型建立（modeling）
最新课件
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2 模型建立（modeling）
参数分析器（Parametric Analysis）
允许用户设置多项可变设计量，如位置、形状、源及 频率等。可自动计算数千种情况的物理问题分析，而整 个过程不许用户干预。
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5
1 功能介绍——界面环境
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6
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7
1 功能介绍——界面环境
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8
1 功能介绍——界面环境
最新课件
9
7 Ansoft Maxwell 网格剖分设置
8 Ansoft Maxwell 求解设置
9 Ansoft Maxwell 后处理
最新课件
1
1 功能介绍
Ansoft公司的Maxwell 2D/3D是一个功能强大、结果精
确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件。它包括电
场、静磁场、涡流场、瞬态场和温度场分析模块，可以用来
Assign/Master Boundary选项，接着弹出如下图所示的主边界定义
窗口。
Hale Waihona Puke 最新课件334 边界条件（Boundary）
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4 边界条件（Boundary）
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4 边界条件（Boundary）
Master 项用来定义该从边界究竟与哪个主边界构成周期边界条 件，Relation 项包含两个选项，分别是Bs=Bm 项，即从边界条件 与主边界条件对称；Bs=-Bm 项，即从边界条件反对称于主边界条 件。
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Compute Field
Perform Error Analysis Has Stopping Criteria been met? Yes Stop Field Solution No
Refine Mesh
§1 求解模式确定
一、确定求解模式
稳态电场、磁场有限元计算 稳态电场、磁场参数的有限元计算 瞬态电场、磁场有限元计算 热力场 涡流场
§2 电机CAD系统的组成
一、CAD系统的基本类型
（1）计算型 给定设计初始数据，利用分析程序进行计算，或调用综合设计 程序和优化设计程序寻找理性的设计方案。 （2）交互型 主要是利用图形，充分发挥设计者的创造性。
（3）检索型 库中存有设计好的标准电机，调用即可。
二、CAD系统的软件
（1）系统软件 DOS系统、UNIX系统。 （2）应用软件 VB语言编写的、FORTRAN语言编写的电磁计算程序。 ANSYS、ANSOFT等公司的电磁场计算软件。
同时还可对其变化过程进行演示
计算过程中按变化计算
电机动态过程的计算
电 流 （A）
时间（s）
转 矩 （ N.m ）
时间（s）
转 速 （ r/mi n）
时间（s）
转 角 （0）
时间（s）
图12 仿真计算结果
电机设计（路的方法）
图6 空载时气隙磁密绝对值沿圆周分布
电 磁 转 矩
机械角度（0） 图9 数值分析法所得A、B相绕组分别通 恒定电流时电机的静特性电机的电磁转矩
电机稳态连续参数的求解
建模与电机的静态出计算相同，能求解电机在 恒定电流作用下不同瞬时的磁场分布、电磁力、电 磁转矩、电机参数 与静态计算相比较，实际上是以下计算了电机 不同位置或在不同的电流作用下，或二者均变化时 电机内的磁场分布、电磁力、电磁转矩、电机参数
5、求解线性代数方程组，得到节点磁位的数值近似解， 并由此算出各个单元和节点的磁感应强度值。
一、剖分：
求解函数选择：
1、标量磁位 m 。 2、矢量磁位 AZ 。
m Bx 0 x
m B y 0 y
边界条件确定： 1、第一类边界条件。 2、第二类边界条件。
u u0
麦克斯韦方程的微分形式：
电磁感应定律：
E ds
s
t
全电流定律： 高斯定律： 磁通连续定律：
D H ds i ( J ) da t s s
D da q dv
a V
B da 0
a
泊松方程： 磁场能量：
电机的有限元分析方法
u q n
3、周期性边界条件。
求解区域确定：
电机内稳态磁场的计算
有限元计算步骤：
1. 选择运算方式 2. 建立模型 3. 添加材料 4. 添加边界条件，设定激励条件 5. 设定求解内容 6. 求解 7. 求解结果后处理
Start Field Solution Generate Initial Mesh
2、加电压激励
进行瞬态计算时加电压激励，可以加正弦交流电压，也可以加 任意函数电压，如电压可以使位置或速度的函数
可以不考虑集肤效应，也可以考虑集肤效应
60 Hz Solid Stranded 600 Hz
1200 Hz
3、也可以加外加电路
V1 V2 V3 V4
S1
S2
S3
S4
A
B
C
D
UDC
有限元分析过程大致如下：
1、从所考察的磁场边值问题出发。利用变分原理，把问 题化为等价的条件变分问题，即能量泛函的求极值问题。 2、将定解区域剖分为一系列子区域（即单元剖分）。 3、选取分片光滑的插值函数去逼近求解区域内光滑的磁 位函数。 4、把磁位的插值函数代入能量积分，对变分问题进行离 散化处理，得到以n个节点磁位为未知数的n阶线性代数方 程组。
图11 仿真所加外电路图
4、加激励过程中包括对绕组进行设置
若绕组有外加电容或电阻等也可加入。
对绕组端环的处理
§5 确定求解量
一、力、转矩 二、参数
包括自感系数、互感系数的计算
§6 确定求解条件
自动或手动剖分 求解器选择 求解误差的选择 求解步长的选择 动态计算过程中还要确定其机械参数
包括初速度、质量或转动惯量的设置、阻尼的设置、负载的设置
Electromagnetic Analysis
Analytical Techniques
Integral Equations Boundary Element
Numerical Techniques
Differential Equations Finite Difference Scalar Potential Finite Element Vector Potential Components Of H Field
（3）支撑软件 有限元分析及前后处理程序包
优化程序包
几何造型软件 设计绘图系统和绘图软件包 常用CAD软件
三、电机设计时通常的给定数据
额定功率PN、额定电压UN、相数、连接方法、频率、同步转速、 cos
四、电机的性能指标
启动电流倍数、启动转矩倍数、最大转矩倍数、过载能力、效 cos 率、
不同的电磁场分析方法
§7
求解
一、稳态解 二、瞬态解
§8
求解结果后处理
一、图形后处理 二、数据后处理
稳态场求解
只能求解电机在恒定电流作用下某瞬时的磁场 分布、电磁力、电磁转矩、电机参数 电机磁场分布图、磁通密度波形等
定子铁心 定子绕组
轴 永久磁极 机壳
图2 4相14极电机结构图
气 隙 磁 密 B 机械角度（0）
Slover:
二、确定求解坐标平面
§2 建立模型
一、画出电机的结构模型
定子
二、对电机中相同的部分进行分类
定电机
12极电机
§3 确定各部分材料
§4 给电机施加边界条件和激励
一、加边界条件 二、加激励 1、加电流激励
稳态计算、参数计算时均加电流激励
电机的计算机辅助分析
CAD---Computer Aided Design
它具有：科学计算、图形处理、数据库三大功能
科学计算：电磁方案分析计算 电磁场分析计算 电机优化设计 图形处理：进行图形生成和变化、分析
绘制零件图和总装配图
各种曲线的处理
§1 电机设计与CAD
电机设计方法：
任务 设计方案 常规的计算和作图（费时、费力）