最新ANSYS Maxwell瞬态分析案例

1.Maxwell 2D: 金属块涡流损耗
（一）启动W o r k b e n c h并保存
1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，
启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。

2.进入Workbench后，单击工具栏中的 按钮，将文件保存。

（二）建立电磁分析
1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 2D此时在Project
Schematic中出现电磁分析流程图。

2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。

在Maxwell软件界面可以完成有限元分析
的流程操作。

3.选择菜单栏中Maxwell 2D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框
(1)Geometry Mode:Cylinder about Z
(2)Magnetic:Transient
(3)单击OK按钮
4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单
击OK按钮。

（三）建立几何模型和设置材料
1.选择菜单栏中Draw→Rectangle 命令，创建长方形
在绝对坐标栏中输入：X=500，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=20，dY=0，dZ=500，并按Enter键
2.选中长方形，选择菜单栏中Edit→Duplicate along line命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=50，dY=0，dZ=0，并按Enter键
弹出Duplicate along line对话框，在对话框中Total Number:3，然后单击OK按钮。

3.选中3个长方形右击，在快捷菜单中选择Assign Material命令，在材料库中选择
Aluminum，然后单击OK按钮。

（四）设置求解域
选择菜单栏中Draw→Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=500，并单击OK按钮。

（五）添加激励
1.选中Rectangle1右击，在快捷菜单中选择Assign Excitations→Coil命令，弹出Coil
Excitations对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name：CoilTerminal1
(2)Number of Conductors：100
(3)单击OK按钮
2.选中Rectangle1右击，在快捷菜单中选择Assign Excitations→Add Winding命令，弹出
Winding对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name:Winding_A
(2)Type:Current
(3)Stranded:☑Checked
(4)Current:50*sin(2*PI*50*Time)
(5)单击OK按钮
3.在Project manager菜单下，右击Excitations→Winding1→Add Coils命令，选中Rectangle1
行，然后单击OK按钮。

4.同样操作其余2个绕组
(1)Rectangle2：
Number of Conductors：90
Stranded:☑Checked
Current:54*sin(2*PI*50*Time)
(2)Rectangle3：
Number of Conductors：80
Stranded:☑Checked
Current:58*sin(2*PI*50*Time)
5.选择求解域的3个边界（除Z轴上的线外），依次单击菜单栏中的Maxwell 2D→
Boundaries →Assign→Ballon命令
（六）网格划分
1.选中3个几何，依次单击菜单栏中的Maxwell 2D→Mesh Operations→Inside Selection→
Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name:Length1
(2)☑：Restrict Length Of Elements
(3)Maximum Length of Elements:5mm
(4)✉：Restrict the Number of Elements
(5)单击OK按钮
2.选中求解域，依次单击菜单栏中的Maxwell 2D→Mesh Operations→Assign→Inside
Selection→Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name:Length1
(2)☑：Restrict Length Of Elements
(3)Maximum Length of Elements:50mm
(4)✉：Restrict the Number of Elements
(5)单击OK按钮
3.划分网格，依次单击菜单栏中的Maxwell 2D→Analysis Setup→Apply Mesh Operations
命令。

4.显示网格，选中几何，依次单击菜单栏中的Maxwell 2D→Field→Plot Mesh命令，然后
单击OK按钮。

5.单击工具栏中的（Solution data）图标，可以显示网格数量。

（七）求解计算
1.依次选择菜单栏中Maxwell 2D→Analysis Setup→Add Solution Setup命令，此时弹出
Solution Setup对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)General：Stop Time：0.2s
Time Step：0.002s
(2)Save Field：Start:0s
Stop:0.2s
Step:0.002s
点击Add to List
(3)单击OK按钮
2.依次选择菜单栏中的Maxwell 2D→Validation Check命令，此时弹出的对话框中，如果
全部项目都有 说明前处理操作没有问题；如果有 弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

3.依次选择Maxwell 2D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（八）云图显示（F i e l d s）
1.双击左下角Time=-1；任意选择时间节点，然后单击OK按钮。

2.选中所有几何，依次选择菜单栏中的Maxwell 2D→Fields→Fields→A→Flux line命令，
显示磁力等值线图；
选中所有几何，依次选择菜单栏中的Maxwell 2D→Fields→Fields→H→H_Vector命令，显示磁矢量图；
选中所有几何，依次选择菜单栏中的Maxwell 2D→Fields→Fields→H→Mag_H命令，显示磁场分布图。

（九）图表显示（R e s u l t s）
1.依次选择菜单栏中的Maxwell 2D→Results→Create Transient Report→Rectangular Plot命
令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
(1)在Category中选择Winding
(2)在Quantity中选择Input Current(Winding1)、Input Current(Winding2)、Input Current(Winding3)选项
(3)单击New Report按钮
(4)显示3个电流随时间变化的曲线图
2.依次选择菜单栏中的Maxwell 2D→Results→Create Transient Report→Rectangular Plot命
令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
(1)在Category中选择Winding
(2)在Quantity中选择Induced V oltage(Winding1)、Induced V oltage(Winding2)、Induced V oltage(Winding3)选项
(3)单击New Report按钮
(4)显示输入电压随时间变化的曲线图
3.依次选择菜单栏中的Maxwell 2D→Results→Create Transient Report→Rectangular
Stacked Report命令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
(1)在Category中选择Winding
(2)在Quantity中选择Input Current(Winding1)、Input Current(Winding2)、Input Current(Winding3)选项
(3)单击New Report按钮
(4)显示3个电流随时间变化的曲线图
2.Maxwell 3D:基本瞬时源
（一）启动W o r k b e n c h并保存
1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，
启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。

2.进入Workbench后，单击工具栏中的 按钮，将文件保存名为“BE_Trans_Sources”
（二）建立电磁分析
1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 3D此时在Project
Schematic中出现电磁分析流程图。

2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。

在Maxwell软件界面可以完成有限元分析
的流程操作。

3.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框，选择
Transient，并单击OK按钮。

4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单
击OK按钮。

（三）建立几何模型和设置材料
1.选择菜单栏中Draw→Regular Polyhedron命令，创建正多面体
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键；
在相对坐标栏中输入：dX=2，dY=2，dZ=20，并按Enter键。

2.此时左上角会弹出Segment Number对话框
(1)Number of Segments:24
(2)单击OK按钮
3.单击几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框，在对话框中填入以下
内容：
(1)Name栏中将Value改成Core
(2)Material栏中将Value展开选择Edit，选择ferrite作为芯的材料
(3)其余保持默认值
4.选择菜单栏中Draw→Regular Polyhedron命令，创建正多面体
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键；
在相对坐标栏中输入：dX=3，dY=3，dZ=20，并按Enter键。

5.此时左上角会弹出Segment Number对话框
(1)Number of Segments:24
(2)单击OK按钮
6.单击几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框
(1)Name栏中将Value改成Core
(2)Material栏中将Value展开选择Edit，选择copper作为线圈的材料
(3)其余保持默认值
7.选中所有几何并单击工具栏中的按钮，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
(1)在Blank Parts中选中Coil实体
(2)在Tool Parts中选中Core实体
(3)☑：Clone tool objects before operation
(4)单击OK按钮
8.选中Coil几何，依次单击菜单中的Modeler→Surface→Section命令，在弹出的对话框中
选择YZ并单击OK按钮，此时几何生成个截面，将结果表的名称为Terminal。

9.保持截面处于加亮状态，依次单击菜单中的Modeler→Boolean→Separate Bodies命令，
此时截面被分开。

10.右击Terminal_Separate1命令，在弹出的快捷菜单中依次选择Edit→Delete命令。

（四）添加激励
1.选择菜单栏中Maxwell 3D→Design Datasets命令，弹出Datasets对话框，在对话框中选
择Add，此时弹出Add Datasets对话框，在对话框中填入以下内容：
• Name: DSet_A
• Coordinates:
(1)X1 = 0 Y1 = 0
(2)X2 = 250e-6 Y2 = 1
(3)X3 = 750e-6 Y3 = -1 s
(4)X4 = 1e-3 Y4 = 0
• 单击OK和Done按钮
2.选择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations→Add Winding命令，弹出Winding对话框，在
对话框中填入以下内容：
(1)Name:Winding_A
(2)Type:Voltage
(3)Stranded:☑Checked
(4)Initial Current:0 A
(5)Resistance:25 ohm
(6)Inductance:0 H
(7)Voltage:50+25*sin(2*PI*50*Time)+5*pwl_periodic(DSet_A,Time)
(8)单击OK按钮
3.在模型树种选中Terminal，依次单击菜单中的Maxwell 3D→Excitations→Assign→Coil
Terminal命令，弹出Current Excitation对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name：CoilTerminal1
(2)Number of Conductors：150
(3)单击OK按钮
4.在Project manager中展开Excitations，右击Coil Terminal1，在弹出的快捷菜单中选择
Add to Winding命令，此时会弹出Add to Winding对话框，选择Winding_A，然后单击OK按钮。

（五）设置求解域
选择菜单栏中Draw→Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=500，并单击OK按钮。

（六）网格划分
1.选中Core几何，依次单击菜单栏中的Maxwell 3D→Mesh Operations→Assign→On
Selection→Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name:Length1
(2) ：Restrict Length Of Elements
(3)☑：Restrict the Number of Elements
(4)Maximum Number of Elements:1000
(5)单击OK按钮
2.选中Coil几何，依次单击菜单栏中的Maxwell 3D→Mesh Operations→Assign→On
Selection→Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name:Length2
(2)✉：Restrict Length Of Elements
(3)☑：Restrict the Number of Elements
(4)Maximum Number of Elements:1000
(5)单击OK按钮
（七）求解计算
1.依次选择菜单栏中Maxwell 3D→Analysis Setup→Add Solution Setup命令，此时弹出
Solution Setup对话框，在对话框中的Stop Time栏中输入20 ms，在Time Step栏中输入100 us，然后单击OK按钮。

2.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check命令，此时弹出的对话框中，如果
全部项目都有 说明前处理操作没有问题；如果有 弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

3.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（八）图表显示（R e s u l t s）
1.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Results→Create Transient Report→Rectangular Plot命
令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
(1)在Category中选择Winding
(2)在Quantity中选择Input Current(Winding_A)选项
(3)单击New Report按钮
(4)显示电流随时间变化的曲线图
2.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Results→Create Transient Report→Rectangular Plot命
令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
(1)在Category中选择Winding
(2)在Quantity中选择Input V oltage(Winding_A)选项
(3)单击New Report按钮
(4)显示输入电压随时间变化的曲线图
（九）设置外部激励电路
1.添加电路设计
(1)在Project manager中，选中“BE_Trans_Sources”右击，单击Copy
(2)在Project manager中，选中项目名右击，单击Paste，并重命名为“BE_Trans_Circuit”
2.修改Winding设置
在Project Manager中展开Excitations，双击Winding_A，弹出Winding对话框，在对话框中设置：
(1)Name:Winding_A
(2)Type:External
(3)Stranded:☑Checked
(4)Initial Current:0 A
(5)单击OK按钮
3.创建外部电路
(1)选择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations→External Circuit→Edit External Circuit命
令，弹出Edit External Circuit对话框，在对话框中选择Edit Circuit，将启动Maxwell
Circuit Editor窗口。

(2)点击Project Manager下的Components子栏，右上角出现Component Manager栏
(3)选择Maxwell Circuit Elements→Sources→Vsin命令，将Vsin元件拖到绘图区域，
按ESC键退出或右键Finish，双击组件以修改其属性，其中Va=100 V，VFreq=50
Hz
(4)再添加一个Vsin元件，设置Va=100V，VFreq=1000 Hz
(5)放置电阻，选择Maxwell Circuit Elements→Passive Elements→Res命令，将Res元
件拖到绘图区域，按ESC键退出或右键Finish，将电阻值改为25欧。

(6)选择Maxwell Circuit Elements→Probes→Voltmeter命令,将Voltmeter元件拖到绘图
区域
(7)连接各元件：Draw→Wire
(8)放置参考地：Draw→Ground，连接Ground
(9)导出电路的网络连接表
选择菜单栏中File→Save,将文件保存为：“WS5_Basic Transient_Circuit”，
选择菜单栏中Maxwell Circuit→Export Netlist命令，将文件保存为：“WS5_Basic
Transient_Circuit.sph”。

4.在Maxwell 3D下设置外部激励
返回Maxwell窗口，在Edit External Circuit对话框，单击Cancel，然后单击Import Circuit，导入“WS5_Basic Transient_Circuit.sph”文件，单击OK按钮。

5.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（十）电压和电流图表显示（R e s u l t s）
以前的设计仍将存在，但是电压图没有参考，因为输入电压没有被应用，而是从电路中接收到。

在Project manager中双击plot
(1)在Category中改变为Node Voltage
(2)在Quantity中改变为Node V oltage
(3)单击Apply Trace按钮
(4)显示输入电压随时间变化的曲线图
3.Maxwell 3D:分析电机定子转子中的磁场和电流
计算如下图所示电机转子中的磁场分布，线圈激励采用脉冲波形。

（一）启动M a x w e l l并建立电磁分析
1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，
启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。

2.进入Workbench后，单击工具栏中的 按钮，将文件保存名为“rotational actuator”。

3.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 3D此时在Project
Schematic中出现电磁分析流程图。

4.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。

在Maxwell软件界面可以完成有限元分析
的流程操作。

5.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框
(1)Magnetic:Transient
(2)单击OK按钮
6.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单
击OK按钮。

（二）建立几何模型
1.创建定子外磁路
(1)依次单击Draw→Cylinder命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键；
在相对坐标栏中输入：dX=104.5，dY=0，dZ=25.4，并按Enter键
(2)单击几何实体，左侧弹出属性对话框，在对话框中填入以下内容：
:Outer_arm
b.Color:red
c.其余保持默认值
(3)选中Outer_arm几何，CTRL+C，CTRL+V，得到第2个圆柱模型
:Cylindertool
b.Radius:83.1mm
c.其余保持默认值
(4)选中Outer_arm和Cylindertool，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命
令，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
a.在Blank Parts中选中Outer_arm实体
b.在Tool Parts中选中Cylindertool实体
c.单击OK按钮
2.创建定子上的两磁极
(1)依次单击Draw→Box命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：X=-13.9，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=27.8，dY=-40，dZ=25.4，并按Enter键
(2)选中该Box几何体，选择菜单栏中Edit→Arrange→Move命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=-45，dZ=0，并按Enter键
(3)选择菜单栏中Edit→Duplicate→Mirror命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=1，dZ=0，并按Enter键
(4)选中Outer_arm和2个Box模型，选择菜单栏中Modeler→Boolean→Unite命令
(5)依次单击Draw→Cylinder命令，创建圆柱体
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=53.75，dY=0，dZ=25.4，并按Enter键
(5)选中Outer_arm和Cylinder1，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命令，
对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
a.在Blank Parts中选中Outer_arm实体
b.在Tool Parts中选中Cylinder1实体
c.单击OK按钮
3.创建转子
(1)依次单击Draw→Cylinder命令，创建圆柱体
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=25.4，dY=0，dZ=25.4，并按Enter键
在属性对话框中Name:Shaft
(2)依次单击Draw→Cylinder命令，创建圆柱体
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=38.1，dY=0，dZ=25.4，并按Enter键
在属性对话框中Name:Inner_arm
(3)选中Inner_arm和Shaft，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命令，对
几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
a.在Blank Parts中选中Inner_arm实体
b.在Tool Parts中选中Shaft实体
c.单击OK按钮
4.创建转子上的两磁极
(1)依次单击Draw→Box命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：X=-12.7，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=25.4，dY=-20，dZ=25.4，并按Enter键
(2)选中该Box几何体，选择菜单栏中Edit→Arrange→Move命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=-35，dZ=0，并按Enter键
(3)选择菜单栏中Edit→Duplicate→Mirror命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=1，dZ=0，并按Enter键
(4)选中Inner_arm和刚绘制的2个Box模型，选择菜单栏中Modeler→Boolean→Unite
命令，将新模型重命名为Innerarm。

(5)依次单击Draw→Cylinder命令，创建圆柱体
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=51.05，dY=0，dZ=25.4，并按Enter键
(6)选中Innerarm和新创建的Cylinder2，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→
Intersect命令。

5.创建转子上的两线圈
(1)创建局部相对坐标系，依次选择菜单栏中Modeler→Coordinate System→Create→
Relative CS→Offset命令，输入绝对坐标:X=0，Y=0，Z=12.7，并按Enter键
(2)将局部坐标系设为工作坐标系，将绘图平面设为XZ平面：Modeler→Grid plane→
XZ
(3)依次单击Draw→Rectangle命令，创建长方形
在绝对坐标栏中输入：X=-17，Y=0，Z=-15.5，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=34，dY=0，dZ=31，并按Enter键
(4)依次单击Edit→Select→Faces命令，选中刚创建的Rectangle，然后依次选择菜单栏
中Modeler→Surface→Uncover Faces命令，由矩形平面得到闭合的矩形边框线，重
命名为path
(5)将绘图平面设为YZ平面：Modeler→Grid plane→YZ
(6)绘制导线的截面。

依次单击Draw→Rectangle命令，创建长方形
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=15.5，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=17，dZ=24，并按Enter键
在属性对话框中Name:coil1
(7)选中path和coil1模型，依次选择菜单栏中Draw→Sweep→Along Path命令，然后单
击OK按钮。

(8)将线圈的边圆滑化。

将绘图平面设为XZ平面：Modeler→Grid plane→XZ
(9)依次单击Draw→Cylinder命令，创建圆柱体
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=15.5，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=43，dY=17，dZ=0，并按Enter键
(10)选中新创建的Cylinder和coil1模型，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→
intersection命令，重命名为coil。

(11)选中coil模型，依次选择菜单栏中Edit→Arrange→Move命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=54.5，dZ=0，并按Enter键
(12)选择菜单栏中Edit→Duplicate→Mirror命令
在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=1，dZ=0，并按Enter键
6.创建激励电流加载面
(1)选中两线圈，依次选择菜单栏中Modeler→Surface→Section命令，在弹出的对话框
中选择YZ并单击OK按钮，此时几何生成个截面。

(2)保持截面处于加亮状态，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Separate Bodies命
令，此时截面被分开。

(3)保持截面处于加亮状态，依次选择菜单栏中Edit→Delete命令。

（三）设置求解域
1.选择菜单栏中Draw→Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=250，并单击
OK按钮。

2.选中Innerarm模型，依次选择菜单栏中Edit→Arrange→Rotate命令，在弹出的对话框
中设置：
(1)Axis：Z
(2)Angle:29.5 deg
(3)单击OK按钮
（四）设置材料
1.设置定子为非线性材料，选中Out_arm模型右击，在快捷菜单中选择Assign Material→
Add Material命令，在弹出的对话框中设置：
(1)Material Name:arm steel
(2)Relative Permeability：Type→Nonlinear Value→单击BH Curve，弹出BH Curve窗口
在H和B列分别输入下列数据
单击OK按钮
(3)单击Validate Material按钮
(4)Bulk Conductivity（电导率）：1000000S/m
2.将Innerarm的材料也设为arm steel
3.将两线圈的材料设为Copper
（五）设置激励
1.在Sheets栏下选中1个电流加载面右击，在快捷菜单中单击Assign Excitation→Coil
Terminal命令，弹出Current Excitation对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name：CoilTerminal1
(2)Number of Conductors：350
(3)单击OK按钮
2.在Sheets栏下选中另1个电流加载面右击，在快捷菜单中单击Assign Excitation→Coil
Terminal命令，弹出Current Excitation对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name：CoilTerminal2
(2)Number of Conductors：350
(3)单击OK按钮
3.选择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations→Add Winding命令，弹出Winding对话框，在
对话框中填入以下内容：
(1)Type:External
(2)Stranded: Checked
4.在Project manager中展开Excitations，右击Winding1，在弹出的快捷菜单中选择Add
Terminals命令，此时会弹出Add Terminals对话框，选择CoilTerminal1和CoilTerminal2，然后单击OK按钮。

5.设置外部激励电路
(1)打开外部电路编辑器
开始→所有程序→ANSYS Electromagnetics→Maxwell Circuit Editor
点击Project Manager下的Components子栏，右上角出现Component Manager栏
(2)放置线圈
选择Maxwell Circuit Elements→Dedicated Elements→Winding
将Winding元件拖到绘图区域
右键→Finish
将线圈重命名为Winding1，与Maxwell中的线圈同名
(3)放置电阻
选择Maxwell Circuit Elements→Passive Elements→Res
将Res元件拖到绘图区域
右键→Finish
将电阻值改为3.09欧
(4)放置电压脉冲信号源
选择Maxwell Circuit Elements→Sources→VPulse
将Res元件拖到绘图区域
右键→Finish
按下列参数设置电压脉冲源
(5)连接各元件：Draw→Wire
(6)放置参考地：Draw→Ground
(7)连接Ground
(8)导出电路的网络连接表
Maxwell Circuit→Export Netlist
将文件命名为：“trans_circ.sph”，保存
将工程保存为“rot_ext_circuit”
退出Maxwell Circuit Editor
6.在Maxwell 3D下设置外部激励
(1)选择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations→External Circuit→Edit External Circuit.
(2)点击Import Circuit
(3)导入“trans_circ.sph”文件
（六）设置剖分规则
选中Outer_arm和Innerarm几何，依次单击菜单栏中的Maxwell 3D→Mesh Operations→Assign→Inside Selection→Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinemen对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name:Length1
(2)☑：Restrict Length Of Elements
(3)Maximum Length of Elements:10mm
(4) ：Restrict the Number of Elements
(5)单击OK按钮
（七）设置涡流效应
选择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations→Set Eddy Effects命令，弹出Set Eddy Effects 对话框，设置如下：
Outer_arm：Eddy Effects>☑
Innerarm：Eddy Effects>☑
（八）设置求解规则
1.依次选择菜单栏中Maxwell 3D→Analysis Setup→Add Solution Setup命令，此时弹出
Solution Setup对话框，在对话框中设置如下：
(1)General：Stop time>0.06s
Time step>0.005s
(2)Save Field: Type>Linear step
Start>0.001
Stop>0.056
Step>0.005
Add to list
(3)单击OK按钮
2.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check命令，此时弹出的对话框中，如果
全部项目都有 说明前处理操作没有问题；如果有 弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

3.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（九）后处理（F i e l d s）
1.绘制模型中间对称面上磁体中的磁场强度矢量图
(1)选中Innerarm和Outer_arm模型，依次选择Modeler→List→Create→Object List命令
(2)选择菜单栏中View→Set Solutions Context命令，弹出Set Solutions Context对话框，
在对话框中设置后处理结果的时间间隔，Time→0.01，然后单击OK按钮。

(3)将工作坐标设为局部相对坐标系，在模型树中展开Planes，选中RelativeCS1:XY
(4)Field Overlays→Fields→B→B_Vector
Quanticy→B_Vector
In Volume→Objectlist1
2.绘制模型中间对称面上磁体中的电流强度幅值图
同样选中Innerarm模型，绘制模型中间对称面上磁体中的电流强度幅值图，依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Fields→Fields→J→Mag_J命令。

图中明显可以看出电流的趋肤效应
3.绘出激励电流随时间变化的曲线
选择菜单栏中Results→Create Transient Report→Rectangular Plot命令
(1)在Category中选择Winding
(2)在Quantity中选择Current(Winding1)选项
(3)单击New Report按钮
(4)显示电流随时间变化的曲线图
4.绘出转子力矩随时间变化的曲线
选择菜单栏中Results→Create Transient Report→Rectangular Plot命令，Setup1：Transient；
Parameter：Moving1；X:Default；Category：Torque；Quantity：Torque；单击New Report
4.Maxwell 3D:Stranded Conductors
（一）启动M a x w e l l并建立电磁分析
1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS Electromagnetics→ANSYS
Electromagnetics Suite 15.0→Windows 64-bit→Maxwell 3D命令，进入Maxwell软件界面。

2.设置工具选项（Tool Options）
(1)选择菜单栏中Tools→Options→Maxwell 3D Options命令，弹出Maxwell Options对
话框
☑：Use Wizards for data input when creating new boundaries
☑：Duplicate boundaries/mesh operations with geometry
单击OK按钮
(2)选择菜单栏中Tools→Options→Modeler Options命令，弹出Modeler Options对话框
Operation>☑：Automatically cover closed polylines
Display>☑：Default transparency=0.8
Drawing>☑：Edit property of new primitives
单击OK按钮
3.打开已有文件
选择菜单栏中File→Open命令，选择Ex_5_3_Stranded_Conductors.mxwl并打开
4.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框
(1)Magnetic:Transient
(2)单击OK按钮
5.保存文件
选择菜单栏中File→Save命令，将文件保存名为“Ex_7_1_Transient_Reluctance_Motor”6.删除Excitations
（二）设置激励
1.在模型树种展开Sheets选中所有的sheet对象，选择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations
→Assign→Coil Terminal命令，弹出Coil Terminal Excitation对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name：CoilTerminal1
(2)Number of Conductors：150
(3)单击OK按钮
2.选择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations→Add Winding命令，弹出Winding对话框，在
对话框中填入以下内容：
(1)Name:Winding1
(2)Type:Voltage
(3)Stranded:☑Checked
(4)Initial Current:0 A
(5)Resistance:2.3 ohm
(6)Inductance:0 H
(7)Voltage:120 V
(8)单击OK按钮
3.在Project manager中展开Excitations，右击Winding1，在弹出的快捷菜单中选择Add
Terminals命令，此时会弹出Add Terminals对话框，选择Coil Terminal_1和Coil
Terminal_2，然后单击OK按钮。

同样设置相同的Windings
Winding2
Coil Terminal_3和Coil Terminal_4
Winding3
Coil Terminal_5和Coil Terminal_6
Winding4
Coil Terminal_7和Coil Terminal_8
（三）网格划分（A s s i g n M e s h O p e r a t i o n s）
注意：瞬态求解器不能使用自适应网格
1.选中Coils几何，依次单击菜单栏中的Maxwell 3D→Mesh Operations→Assign→Inside
Selection→Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Name:Length1
(2)✉：Restrict Length Of Elements
(3)☑：Restrict the Number of Elements
(4)Maximum Number of Elements:16000(2000/tets per coil)
(5)单击OK按钮
2.选中Stator和Rotor几何，依次单击菜单栏中的Maxwell 3D→Mesh
Operations→Assign→Inside Selection→Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：
(6)Name:Length2
(7)✉：Restrict Length Of Elements
(8)☑：Restrict the Number of Elements
(9)Maximum Number of Elements:4000(2000/tets per coil)
(10)单击OK按钮
（四）设置求解规则(A n a l y s i s S e t u p)
1.依次选择菜单栏中Maxwell 3D→Analysis Setup→Add Solution Setup命令，此时弹出
Solution Setup对话框，在对话框中设置如下：
(1)General：Stop time>0.02s
Time step>0.002s
(2)单击OK按钮
2.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check命令，此时弹出的对话框中，如果
全部项目都有 说明前处理操作没有问题；如果有 弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

3.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（五）图表显示
1.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Results→Create Transient Report→Rectangular Plot命
令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
(1)在Category中选择Winding
(2)在Quantity中选择Current(Winding1)，Current(Winding2)，Current(Winding3)，
Current(Winding4)选项
(3)单击New Report按钮
(4)单击Close按钮
2.在图标中右击选择Trace Characteristics→Add命令，弹出Add Trace Characteristics对话
框，设置内容如下;
(1)Category:Math
(2)Function:Max
(3)单击Add和Done按钮
（六）计算电流（C a l c u l a t o r）
1.依次单击Maxwell 3D→Fields→Calculator命令，在弹出的Fields Calculator对话框中做
如下设置：
(1)选择Input>Quantity>J
(2)选择Vector:Scal?>Scalar Z
(3)选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择Terminal_A1，然后单击OK按钮
(4)选择Scalar>∫Integrate
(5)选择Input>Number，设置为Type:Scalar；Value:150；单击OK
(6)选择General>/
(7)选择Output>Eval
(8)单击Done
（七）创建1/4对称几何模型
1.复制设计
(1)在Project manager中，选中“Maxwell3 DDesign1”右击，单击Copy
(2)在Project manager中，选中项目名右击，单击Paste
2.旋转几何图形来创建1/4对称几何模型
(1)旋转模型
选择菜单栏中Edit→Select All命令
选择菜单栏中Edit→Arrange→Rotate命令，在Rotate窗口中设置：
Axis:Z
Angle:22.5 deg
单击OK
(2)旋转Rotor
选中Rotor选择菜单栏中Edit→Arrange→Rotate命令，在Rotate窗口中设置：
Axis:Z
Angle:7.5 deg
单击OK
3.分割模型
(1)从XY面分离
选择菜单栏中Edit→Select All命令
选择菜单栏中Modeler→Boolean→Split命令，在Split窗口设置：
Split plane:XY
Keep fragments:Positive side
Split objects:Split entire selection
单击OK
(2)从YZ面分离
选择菜单栏中Edit→Select All命令
选择菜单栏中Modeler→Boolean→Split命令，在Split窗口设置：
Split plane:YZ
Keep fragments:Negative side
Split objects:Split entire selection
单击OK
（八）设置激励
1.重新定义Terminal
(1)按Ctrl并选中Region，Stator和Rotor，选择菜单栏中View→Visibility→Hide
Selection→Active View命令
(2)选择菜单栏中Edit→Select→Faces，选择图像中Coil_A2相对应的面，然后依次选
择菜单栏中Maxwell 3D→Excitations→Assign→Coil Terminal命令，在弹出的Coil
Terminal Excitation对话框中设置：
Name:Terminal_A2_1
Number of Conductors:150
单击OK按钮
(3)选择图像中Coil_A2相对应的另一个面，然后依次选择菜单栏中Maxwell 3D→
Excitations→Assign→Coil Terminal命令，在弹出的Coil Terminal Excitation对话框
中设置：
Name:Terminal_A2_2
Number of Conductors:150
单击Swap Direction和OK按钮
(4)在以下图像中为其他对象重新定义Coil Terminal，确保所有线圈的电流方向一致。

2.Add Terminals to Windings
在Project manager中展开Excitations，右击Winding1，在弹出的快捷菜单中选择Add Terminals命令，此时会弹出Add Terminals对话框，选择Terminal_A2_1 and Terminal_A2_2，然后单击OK按钮。

同样设置相同的Windings
Winding2
Terminal_B1_1,Terminal_B1_2,Terminal_B2_1,Terminal_B2_2
Winding3
Terminal_C1_1和Terminal_C1_2
Winding4
Terminal_D1_1和Terminal_D1_2
（九）修改网格划分（A s s i g n M e s h O p e r a t i o n s）
1.在Project Manager中展开Mesh Operations，双击Length1，此时弹出Element Length
Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：
(1)Maximum Number of Elements:4000
(2)单击OK按钮
2.双击Length2，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以
下内容：
(1)Maximum Number of Elements:1000
(2)单击OK按钮
（十）设置S y m m e t r y M u l t i p l i e r
选择菜单栏中Maxwell 3D→Model→Set Symmetry Multiplier命令，设置Symmetry Multiplier：4；然后单击OK按钮。

（十一）设置求解规则(A n a l y s i s S e t u p)
1.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check命令，此时弹出的对话框中，如果
全部项目都有 说明前处理操作没有问题；如果有 弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

2.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（十二）后处理（C a l c u l a t o r）
1.在Project Manager中展开Results可以看XY Plot 1图标
2.选中Coil_A2的任一面，选择菜单栏中Modeler>List>Create>Face List命令
3.依次单击Maxwell 3D→Fields→Calculator命令，在弹出的Fields Calculator对话框中做
如下设置：
(1)选择Input>Quantity>J
(2)选择Vector:Scal?>Scalar Z
(3)选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择Terminal_A1，然后单击OK按钮
(4)选择Scalar>∫Integrate
(5)选择Input>Number，设置为Type:Scalar；Value:150；单击OK
(6)选择General>/
(7)选择Output>Eval
(8)单击Done
信息技术与高中物理教学整合
信息技术与高中物理教学的整合探索
——利用信息技术促进高水平思维
单位：北京第四十三中学
姓名：朱霞。