ansoft-maxwell-入门及相关基础操作

第四个Remove Material(s)按钮是将选中的 材料从材料库中删除； 第五个Expert to Library 按钮是将选中的材 料导入到用户个人材料库中，方便用户管 理其常用的材料库。
3 材料管理（material）
3 材料管理 （material）
第一栏：Relative Permeability 是相对磁导率项，默认的是Simple 即各向 同性且导磁性能为线性，其默认数值为1。第一项为Simple 即各向同性其 线性；第二项为Anisotropic 各向异性，当选择完该项后，会在Relative Permeability 项下出现T(1，1)，T(2，2)和T(3，3)这三个参数描述的是材 料的三个轴向；第三个选项是Nonlinear 非线性选项，选择该选项后即可设 置材料导磁性能的非线性，即常用的BH 曲线。
当Const 常数等于0 时，描述的是磁力线平行于所给定的边 界线，这在仿真理想磁绝缘情况时特别有用。
4 边界条件（Boundary）
2 Symmetry Boundary 对称边界条件 如果计算的模型具有对称性，则可以通过使用对称边界条件来达
到缩小计算模型区域的目的。在对称边界条件中又分为奇对称边界 条件和偶对称边界条件。
3 材料管理 （material）
相对磁导率栏后是Bulk Conductivity 电导率栏，默认的电导率单位 是S/m，对于新加入的材料该项数值为2000000。
Composition 项是设置材料构成，默认的是Solid 即是由实心材料组成，鼠 标左键单击Solid 字符可以看到在弹出的下拉菜单中还有一个选项是 Lamination 项，该选项所表示的是叠片形式，例如变压器铁心，正是由一片 片的硅钢片叠压而成，因为需要添加的新材料是各向异性的硅钢片，所以在材 料构成上需要选择Lamination 项。在选择了叠片形式项后，会在Composition 项下新出现两个设置项，第一个是Stacking Factor 叠压系数项，可将其设置 为0.97，第二个是Stacking Direction 叠压方向，在此认为Z 轴为叠压方向， 所以将其选择为V(3)。整个设置完毕后如下图所示。
线圈方向的定义如右图所示。 Function 函数项是用户自己设定 函数可以让线圈电流的参考方向随 因变量更改而更改，达到一种认为 控制换向的目的。
5 激励源设置（Excitations）
绕 组 形 成 ： 点 击 菜 单 栏 中 的 Maxwell2D/Excitation/Assign/Add Winding 项，弹出绕组定义窗口。
3 材料管理 （material）
3 材料管理 （material）
永磁材料的添加
3 材料管理 （material）
3 材料管理 （material）
3 材料管理 （material）
3 材料管理 （material）
充磁方向
4 边界条件（Boundary）
按照不同的求解场，会有不同的边界条件和激励源。针对电 机分析而言，主要的边界条件有： 1 Vector Potential Boundary 狄里克莱边界条件
3 Balloon Boundary 气球边界条件
Maxwell 将无穷远边界条件称之为气球边界条件，这样在绘 制求解域范围时就可以不必将求解域绘制的过于庞大，从而减 小可内存和CPU 等计算资源的开销。
4 边界条件（Boundary）
当所计算的模型过于磁饱和或专门要考察模型漏磁性能时多采 用气球边界条件。
2 模型建立（modeling）
2 模型建立（modeling）
2 模型建立（modeling）
2 模型建立（modeling）
2 模型建立（结束）
模型编辑菜单
模型检查
3 材料管理（material）
材料库的管理更加方便和直观，新版软件的材料库主要由两类 组成，一是系统自带材料库的2D 和3D 有限元计算常用材料库， 除此外还有RMxprt 电机设计模块用的电机材料库。二是用户材料 库，可以将常用的且系统材料库中没有的材料单独输出成用户材 料库，库名称可自行命名，在使用前须将用户材料库装载进软件 中。
ansoft-maxwell-入门及 相关基础操作
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 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处理能力，提供了最快的求 解速度。
电流激励和物体面积无关
电密激励和物体面积有关
5 激励源设置（s）
B 瞬态磁场求解器激励源
在静磁场和涡流场中，仅可以使用电流源或电密源，电压源 是不能使用在这两个求解器中的。相比较而言，瞬态磁场的激 励源比较丰富，有电流源、电流密度源，还可以将导条形成线 圈，该线圈是指广义的线圈，不仅仅是由漆包线绕制而成。在 形成线圈后还可以对线圈施加电流源、电压源和复杂控制的外 电路源。
矢量磁位边界条件主要施加在求解域或计算模型的边线上，可 以定义该边线的上所有点都满足以下两公式：
前者适用于XY 坐标系,而后者适用于RZ 坐标系。Const 为给
定常数， AZ 和 Aθ 分别为XY 坐标系下Z 方向上的矢量磁位和RZ
坐标系下θ 方向矢量磁位。
4 边界条件（Boundary）
将 选 择 模 式 切 换 到 edge ， 点 击 菜 单 栏 中 的 Maxwell2D/Boundaries Assign / Vector Potential Boundary（或者在工作窗口右键）
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。
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。
5 激励源设置（Excitations）
单个电流源和电流密度源的给定静态场中的激励源给定类 似，在此不做过多说明，下面重点说一下绕组的形成和绕组激 励的给定。
绕组的形成主要分为两个步骤：一、线圈的形成；二、绕 组的形成。
线圈形成：选中左侧的线圈截面，点击菜单栏上的Maxwell 2D/Excitation/Assign/Coil 选项，会弹出下图所示的线圈端口定 义窗口。
5 激励源设置（Excitations）
其中Name 选项可以设定所加激励源的名称。Value 项可以设 定激励源的电流值，需要说明的是对于多匝线圈，该值应该是给 总的安匝数，而不是一匝线圈的电流值。即value= 电流*匝数
5 激励源设置（Excitations）
添加电密激励与电流激励的方向相类似，选中所要添加激励 的物体，点击菜单栏上的Maxwell 2D/Excitation/Assign/Current Density Excitation 项，这样会弹出电密源激励给定窗口。通过定 义电密数值的正、负来更改电密的方向。
第三个选项是nonlinear非线性选项选择该选项后即可设置材料导磁性能的非线性即常用的bh曲线3材料管理material相对磁导率栏后是bulkconductivity电导率栏默认的电导率单位是sm对于新加入的材料该项数值为2000000composition项是设置材料构成默认的是solid即是由实心材料组成鼠标左键单击solid字符可以看到在弹出的下拉菜单中还有一个选项是lamination项该选项所表示的是叠片形式例如变压器铁心正是由一片片的硅钢片叠压而成因为需要添加的新材料是各
3 材料管理（material）
在添加自己的材料库之前需要对材料库的路径进行 设置（注意：ansoft不识别中文路径）
3 材料管理（material）
材料编辑选项
第一个View/Edit Materials 按 钮是查看或编辑已有材料按钮， 点击该按钮可以查看已存在的 材料属性并且可以对其进行编 辑操作； 第二个Add Material 按钮是添 加心材料按钮，点击该按钮可 以向材料库中添加新材料； 第三个Clone Material(s)按钮 是复制材料库中已有材料按钮， 可将已存在的材料作为蓝本， 通过复制生成新材料，并对新 材料的局部属性进行修改，这 种操作节省了定义相似材料时 所花费的时间；
1 功能介绍（续）
求解器选择
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
1 功能介绍——界面环境
1 功能介绍——界面环境
1 功能介绍——界面环境
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。
5 激励源设置（Excitations）
5 激励源设置（Excitations）
在 线 圈 端 口 定 义 界 面 里 ， 包 括 端 口 名 称 ， Number of Conductors 线圈匝数。若是双层绕组，这个匝数是每槽导体数的一 半，若是单层绕组，则为每槽导体数。当每次选中多个截面一起定 义时，不需要乘以截面个数。
对于电机分析，一般来说，当分析一个极时，是Bs =-Bm ，当分析 一对极时，是Bs=Bm
5 激励源设置（Excitations）
所有的计算模型都必须保证有激励源，即所计算的系统其能 量不能为0，不同的场其激励源形式或机理均不相同。有时甚至 可以通过实际工程的激励源形式来判断究竟改用哪个模块来进行 建模计算。下面按照电机分析常用的静态场和瞬态场来进行介绍。
选中模型所要施加主边界的线段，点击maxwell2D/ Boundaries/ Assign/Master Boundary选项，接着弹出如下图所示的主边界定义 窗口。
4 边界条件（Boundary）
4 边界条件（Boundary）
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。
点 击 菜 单 栏 中 的 Maxwell2D/Boundaries/Assign/Symmetr Boundary，会出现下图所示的对称边界条件定义对话框。
4 边界条件（Boundary）
在选中奇边界条件(Odd)时，表示磁力线平行于边界条件，磁 场的法向分量为0 仅有切向分量；偶边界条件(Even)，描述的真 好相反，其表示磁力线垂直与边界条件，磁场的切向分量为0 仅 有法向分量。通过使用对称边界条件，至少可以将计算区域缩小 一半。
A 静磁场求解器激励源
在静磁场中，激励源主要分为两种：一种为电流源，另一种 为电密源。
5 激励源设置（Excitations）
进行激励源设置时，只需要选中要施加激励源的物体，然 后 点 击 菜 单 栏 上 的 Maxwell2D/Excitation/Assign/Current Excitation 项，这样就会自动弹出电流源激励给定窗口。
点 击 菜 单 栏 中 的Maxwell2D/Boundaries/Assign/Balloon Boundary 项，弹出下图所示的窗口，这里无需用户定义气 球边界的参数，仅定义其边界名称即可。
4 边界条件（Boundary）
4 Master/Slave Boundary 主从边界条件
主从边界条件是由两类边界条件配合而成，即主边界条件和 从边界条件。在使用时要先将模型的一条边定义为主边界，然后 再设定另外一条边为从边界。该边界条件的引入可以将类似于旋 转电机之类的几何模型简化，仅计算其中的一个极或一对极，从 而减少所计算的数据量。