Ansoft Maxwell简介与电场仿真实例PPT精选文档

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4.设置计算参数（可选）
计算电容值：Maxwell 3D> Parameters > Assign > Matrix
计算参数
Force，力（虚位移法） Torque，转矩 Matrix，矩阵参数（对于静电场问题：部分电容参数矩阵）
静电独立系统— D 线从这个系统中的带电体发出，并终止于该系统 中的其余带电体，与外界无任何联系，即系统中，总净电荷为0。
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继续建模：绘制外层屏蔽层模型 从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。 选中Outer模型和Air模型： Edit > Select > By Name
Shift+鼠标左键
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继续建模：绘制外层屏蔽层模型 从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。
Modeler > Boolean > Subtract
双击
双击改名：Inner
单击改模型颜色
单击设置材料 ：copper
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继续建模：绘制外层屏蔽层模型 选中已建立的Inner模型，Ctrl+C， Ctrl+V
建立第2个圆柱体，命名为Outer，材料：Copper
双击修改模型尺寸 同理，建立第3个圆柱体，半径改为1mm，命名为Air，材料：vacuum 从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。
瞬态场（Transient Field）
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。该模块能同时求解磁场、电路及运动等强耦合的方程，因 而可轻而易举地解决上述装置的性能分析问题。
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Ansoft仿真步骤
选择求解器类型 建模
设置材料属性（电 导率，介电常数， 磁导率等）
设置激励源和边界条件 自适应网格剖分
Maxwell 还可产生高精度的等效电路模型以供Ansoft 的SIMPLORER 模块和其它电路分析工具调用。
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三维静电场分析（3D Electrostatic Field）
用于分析由静止电荷、直流电压引起的静电场。该模块直接计 算标量电位，得到电场强度（E），电位移矢量（D），电场 力、电场能量、转矩、电容值等。 可用于分析直流高压绝缘 问题，电容器储能问题等。
Grid Output Min: [-0.002 -0.002 0] Max: [0.002 0.002 0.001] Grid Size: [0.0001 0.0001 0.001] Vector data "Domain(Volume(AllObjects), <Ex,Ey,Ez>)“
-2.0000000000000000e-003 -2.0000000000000000e-003 0.0000000000000000e+000
建模完毕
Blank Parts: Outer; Tool Parts: Air
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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
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
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圆心坐标 内芯长度
内芯半径
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2.设置材料属性
计算场量H
H
电流密度JC
计算源电流密度JS与JC的差 J
计算由 J 产生的能量 E n
计算由JS 产生的能量 E n
Energy Error =
En 100% En
Delta Energy：迭代能量误差变化量 若当前迭代次数i>1次， Delta Energy =|第i-1次Energy Error-第i次Energy Er7ror|
C 20C 12C 23
Q 3 C 13
C 23
C 13 C 23
V 1 V 2
C 30C 13C 23 V 3 17
4.设置计算参数（可选） 计算内芯受力 选中Inner模型 Maxwell 3D> Parameters > Assign > Force-> Virtual force
每次加密比例？ 系统默认30%
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Ansoft分析实例一：同轴电缆
同轴电缆: 尺寸：长25mm，内芯半径0.6mm，外屏蔽层外半径1.2mm，外屏蔽层 厚度0.2mm。 内芯和外屏蔽层材料：铜 两层之间介质：空气 内芯电压：-1kV；外屏蔽层电压1kV
1.建模 建立工程：Project > Insert Maxwell 3D Design
电容矩阵
收敛 特性
电场力
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9.后处理
在直接计算量的基础上得到间接计算量，将结果以图形的形式显示
显示横截面电场幅值分布图
在history tree窗口中 选中Plane： Global:XY
在Project manage窗口中 Field Overlays，右键单击
Fields > E > Mag_E
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9.后处理
导出电场强度E 的数据 1. Maxwell 3D> Fields > Calculator
2. Quantity> E 3. Geometry> All objects
4. Domain
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导出电场强度E 的数据 5. Export
数据保存路径：英文目录 可用写字板打开

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导出电场强度E 的数据
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5.设置自适应求解器收敛判据 Maxwell 3D> Analysis Setup > Add Solution Setup 最大迭代循环次数：10 误差：< 5%
每次迭代加密剖分比例：50%
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6.检验所有设置是否正确
单击
7.求解
单击
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8.查看收敛结果 Maxwell 3D> Results > Solution Data
Ansoft的自适应有限元计算
迭代停止条件：两种条件
1. Maximum number of passes
最大允许迭代次数
2.Percent error（设定误差） Energy Error和Delta Energy都要小于 Percent error
两种条件满足其一，计算停止
加密剖分原则：
将具有更高能量误差的 单元进行加密
有限元计算
后处理 5
Ansoft的自适应网格剖分
在几何结构突变处、计算场量变化大处，剖分网格加密，其 他部位较稀疏，这样既保证计算精度，也保证了计算速度。
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Ansoft的自适应有限元计算
Energy Error 误差分析：两种误差
Delta Energy
Energy Error：能量误差（以磁场问题为例）
显示横截面电场矢量图
在history tree窗口中 选中Plane： Global:XY
在Project manage窗口中
Field Overlays，右键单击
Fields > E > E_Vector
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9.后处理 显示剖分结果图 选中模型Inner，Outer 在Project manage窗口中 Field Overlays，右键单击 Fields > Plot Mesh
部分电容
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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
-2.6696090154630286e+002 -3.6309353467063706e+003 -1.9492643644693467e+002
………
场点坐标
电场强度分量 Ex，Ey，Ez
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3. Ansoft Maxwell 简介
徐征 重庆大学
Ansoft Maxwell
Ansoft公司的Maxwell 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。包括静电场、静磁场、时变电 场，时变磁场，涡流场、瞬态场和温度场计算等，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。
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。
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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。