ANSOFT MAXWELL 教学

激励源设置
• 静磁场：电流源，电密源 • 涡流场：电流源、并联电流源和电流密度源，被动的激励
源（考虑物体涡流效应） • 瞬态磁场：电流源、电流密度源。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。 • 静电场：Voltage Excitation 直流电压、Charge Excitation
静电荷、Floating Conductor 浮动导体和Charge Density 电荷密度 • 交变电场：电压激励 • 直流传导电场：电压激励
网格剖分和求解设置
• 自适应剖分 • 手动设置 On Selection、Inside Selection 和Surface
Approximation，其各自的意义为对于物体 边界内指定剖分规则、对物体内部指定剖 分规则和对物体表层指定剖分规则
——摘自Forlink 新浪博客
• 求解器的区别与选择 • 建模 • 边界条件 • 材料属性 • 激励源 • 划分网格 • 求解设置 • 后处理
Maxwell 2D 的界面环境
求解器的区别与选择
• 2D
磁场
1． 静磁场求解器（Magnetostatic） 静磁场求解器可用于分析由恒定电流源、电压源、永磁体及 外部激励引起的磁场，适用于分析激励器、传感器、电机、 永磁体等。它可以分析包括非线性和各向异性材料，可直接 计算磁场强度和电流分布，自动计算磁场力、转矩、电感和 储能。 2． 涡流场求解器(Eddy current)
固定频率正弦激励的似稳电磁场
涡流场求解器用于分析受涡流、集肤效应、邻近效应所影 响的系统。可以云图和矢量图的形式给出整个相位的磁力 线、磁通密度和磁场强度的分布、电流分布、能量密度分 布等结果
3． 瞬态场求解器(Transiant)
瞬态场求解器可方便的求解任意波形电压、电流及包括直 线和旋转运动问题，
Maxwell 2D 的边界条件和激励源
• 按照不同的求解器而添加不同的边界条件和激励 源方式，有一些是共同的
– Default Boundary Conditions 自然边界条件 纽曼条件 – 狄里克莱边界条件 – Symmetry Boundary 对称边界条件 – Balloon Boundary 气球边界条件 – Master/Slave Boundary 主从边界条件（周期性条件） – Impedance Boundary 阻抗边界条件（涡流场） – Resistance Boundary 电阻边界条件（直流电场）
• 有限元法是将整个求解区域离散化，分割成许多 小的区域，称之为“单元”或“有限元”， 传统
的有限元法以变分原理为基础，把所要求解的微 分方程型数学模型—边值问题，首先转化为相可 以应的变分问题，及泛函求极值问题；然后利用 剖分插值，离散化变分问题为普通多元函数的极 值问题，及最终归结为一组多元的代数方程组， 解之即得待求边值问题的数值解。
气球边界条件
• 在很多模型中，需要进行散磁或较远处磁场的数 值计算，而绘制过大的求解区域则会无谓的增加 计算成本，引入无穷远边界条件是一种非常理想 的处理方法。
• 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。
• 在施加气球边界条件的边线上，磁场既不垂直边 线也不平行于边线。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
Maxwell 2D 的激励源设置
• 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该 用哪个模块来进行建模计算
ANSOFT MAXWELL
软件介绍
推荐网址
• 西莫电机论坛http://bbs.simol.cn/ • Simwe仿真论坛http://forum.simwe.com/
“在调试磁场仿真的过程中，越来越深刻体 会到，要顺利完成一个仿真，必须具备两方 面的素质，其一是对软件的基本操作要非常 熟悉，比如3D模型创建，手动网格剖分， 后处理损耗和电感参数提取等；另外一个就 是对基础理论的扎实掌握，包括电机的绕组 理论，电磁场有限元理论等。前者只要通过 相关培训或教程的学习，加以必要的练习， 就可以很快上手；后者则绝非一日之功，这 对于开发一种新电机而言，尤其如此。”
• 微分方程和边界条件
• 二维有限元初步
– Step1 列出与偏微分方程边值问题等价的条件 变分问题。
– Step 2 将区域作三角形单元剖分，并在单元中， 构造出线性插值函数。
– Step 3 将能量泛函的极值问题转化为能量函数 的极值问题，建立线性代数方程组。
– Step 4 求解线性代数方程组。
电场
1． 静电场求解器（Electrostatic） 静电场求解器用于分析由直流电压源、永久极化材料、高电 压绝缘体中的电荷/电荷密度、套管、断路器及其它静态装置 所引起的静电场，可分析材料类型包括绝缘体及理想导体， 可自动计算力、转矩、电容及储能等参数。
2． 直流传导电场求解器(DC conduction) 主要用来求解由恒定电压在导体中产生的传导电流及介 电损耗问题。
自上而下分别为： 绘制线段 绘制曲线 绘制圆弧 绘制函数曲线 绘制矩形面 绘制椭圆面 绘制圆面 绘制正多边形面域；沿路 径扫描，插 入已有模型；绘制面、绘 制点；插入多段线等操作 选项，最后灰色的按钮是 创建域，多用来绘制求解 域等。
百度文库
Maxwell 2D 的材料管理
• 材料库 • 非线性磁化曲线 • 永磁材料
3 交流电场求解器(AC conduction ) 主要用来求解由时变电场在导体中产生的传导电流及介 电损耗问题。
建模
几种建模方法及注意事项
一个良好的模型，是正确进行有限元分析的前提。 •完全使用maxwell建模，这个是最保险的办法。 •使用Rmxprt里面的电机模型（单极，全电机） •从cad软件，比如autocad solidworks等导入。 •采用混合建模方法，比如rm生成，cad导入，maxwell 建模。这种混合建模方法，只适用于模型中不相互接 触的部件
后处理操作流程
• 求解场图的查看 • 路径上场量的查看 • 场计算器的应用 • 参数计算
二维电磁场理论及有 限元理论初步
• 电磁场的分析和计算通常归结为求微分方程 的解。对于常微分方程，只要由辅助条件决 定任意常数之后，其解就是唯一的。对于偏 微分方程，使其解成为唯一的辅助条件可分 为两种：一种是表达场的边界所处的物理情 况、称为边界条件；另一种是确定场的初始 状态，称为初始条件。边界条件和初始条件 合称为定解条件。目前，电磁场问题主要研 究的是没有初始条件而只有边界条件的定解 问题——边值问题。