利用ansoft进行电磁铁的3D仿真.

从零开始3D maxwell磁场仿真之建模

从零开始学习3D MAXWELL之建模1，教程概要2，MAXWELL软件建模3，外部设计导入4，注意事项一，教程概要1，为什么是maxwell?ansoft maxwell（ansoft maxwell EM）是一种工业应用中的电磁软件，是电磁场分析软件，ANSOFT制作发行于2003年。

工业应用中的电磁元件，如传感器，调节器，电动机，变压器都可以利用maxwell仿真电磁场方面的问题，自带的电机仿真模块更是行业的标杆。

2，为什么是maxwell 3D?Maxwell 3D有向导式的用户界面、精度驱动的自适应剖分技术和强大的后处理能力使Maxwell 3D成为业界最佳的高性能三维电磁设计软件。

Maxwell 3D可以分析涡流、位移电流、集肤效应和邻近效应等具有不可忽视作用的影响，可以得到电机、母线、变压器、线圈等电磁部件的整体特性。

而且功率损耗、线圈损耗、某一频率下的阻抗（R和L）、力、转矩、电感、储能等参数可以自动计算，同时也可以给出整个相位的磁力线、B和H分布图、能量密度、温度分布等图形结果。

并且3D结构更具有直观性，可以清晰的向其他人分享自己的设计，能够更加生动的向人展示整个使用过程中的电磁变化。

3，使用maxwell自带的命令还是外部导入？对于结构简单的器件，建议直接使用maxwell自带的命令建立模型，这样得到的模型会减少剖分和处理的时间，提高仿真的效率。

但是对于结构复杂的器件，自带的命令很难/或是需要耗费很多的时间来建立模型，这样可以使用solidworks或是proe等三位软件直接建立模型后转成maxwell可以接受的模型并导入设计。

这样可以节省时间。

但是如果模型中有很多圆弧倒角和小尺寸的细节部分，会导致仿真时间的增加。

二，maxwell软件建模1，画线命令‐‐‐画直线命令：直线/曲线/圆弧/公式曲线。

这些操作都是所见即所得，很简单，只有公式曲线输入稍有困难。

‐‐‐画面命令：矩形/多边形/椭圆/公式曲面‐‐‐画体命令：圆柱/长方体/多面体/圆锥体/球体/弹簧/螺旋备注：弹簧和螺旋命令很有用，需要额外学习下。

基于Ansys-Maxwell的矿用电磁铁优化和仿真

基于Ansys-Maxwell的矿用电磁铁优化和仿真
郭大勇;司国雷;唐兵;王嘉磊
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2022(51)6
【摘要】针对某型号矿用电磁铁启动电磁力低、不足以驱动控制阀的问题,在控制电压、电磁铁外形尺寸和阀芯行程不变的前提下,应用有限元仿真软件Ansys-Maxwell分别对电磁铁中隔磁环长度和隔磁环位置对启动电磁力的影响进行参数化仿真分析。

仿真结果表明:隔磁环长度对启动电磁力影响不大,隔磁环位置对启动电磁力有重要影响。

研究得到的最终优化方案是当隔磁环位置左移3.0 mm后,矿用电磁铁的启动电磁力由3.47 N增加到13.9 N,远大于控制阀的开启液压力4.12 N。

通过试验验证了仿真分析的正确性。

【总页数】4页(P123-126)
【作者】郭大勇;司国雷;唐兵;王嘉磊
【作者单位】四川航天烽火伺服控制技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于Ansoft的电磁铁建模仿真及结构优化设计
2.电控喷油器高速电磁铁设计及仿真优化
3.基于磁-流耦合仿真的矿用通风机工作特性的优化研究
4.基于磁-流耦
合仿真的矿用通风机工作特性的优化研究5.基于虚拟样机技术的矿用钻机运动仿真及优化
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Ansoft Maxwell 3D圆柱永磁体受力仿真——Harris

问题分析：两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：一、打开Maxwell软件，点击三维建模，保存文件及分析项目二、点击，设置SolutionType静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数：下图中的X/Y/Z Component后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向双击添加的材料自动加载到项目材料中四、建模添加材料使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住Ctrl再选小圆柱，点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算，得到空心圆柱模型小圆柱的Z向高度参数化：选中圆柱模型上右键，选择Properties其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域点击，在Value里输入200六、添加求解参数，即磁力选中小圆柱，右键单击/Assign/Force七、求解设定及网格划分网格采用自动划分，不用在Mesh Operations中操作（这个是手动网格划分的选项）在上点击右键/Add Solution Setup，默认点确定即可在绘图区Ctrl+A，在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations，自动网格划分完毕八、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插入其他公式输出，选择进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择View Analysis Results，即可看到仿真结果：九、磁场分布查看：先选中求解域，在上右击/Fields/B/B_Vector（磁长的矢量分布情况）或者Mag_B（大小强弱分布情况）。

Ansoft Maxwell 3D圆柱永磁体受力仿真——Harris教学文稿

问题分析：两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：一、打开Maxwell软件，点击三维建模，保存文件及分析项目二、点击，设置SolutionType静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数：下图中的X/Y/Z Component后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向双击添加的材料自动加载到项目材料中四、建模添加材料使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住Ctrl再选小圆柱，点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算，得到空心圆柱模型小圆柱的Z向高度参数化：选中圆柱模型上右键，选择Properties其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域点击，在Value里输入200六、添加求解参数，即磁力选中小圆柱，右键单击/Assign/Force七、求解设定及网格划分网格采用自动划分，不用在Mesh Operations中操作（这个是手动网格划分的选项）在上点击右键/Add Solution Setup，默认点确定即可在绘图区Ctrl+A，在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations，自动网格划分完毕八、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插入其他公式输出，选择进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择View Analysis Results，即可看到仿真结果：九、磁场分布查看：先选中求解域，在上右击/Fields/B/B_Vector（磁长的矢量分布情况）或者Mag_B（大小强弱分布情况）。

Ansoft Maxwell 3D圆柱永磁体受力仿真——Harris

精心整理问题分析：
两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：
一、
二、点击，设置
三、
四、
使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住
中的
选中圆柱模型上右键，选择Properties
其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域
点击，在Value里输入200
六、添加求解参数，即磁力
选中小圆柱，右键单击/Assign/Force
七、求解设定及网格划分
在
八、
就是
右击/Add/Parametric
设置计算结果项
该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击AddCalculation;如果要对Zforce 插入其他公式输出，选择
进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择ViewAnalysisResults，即可看到仿真结果：
九、
在
或者（大小强弱分布情况）。

从零开始3Dmaxwell磁场仿真之建模

从零开始3Dmaxwell磁场仿真之建模从零开始学习3D MAXWELL之建模1，教程概要2，MAXWELL软件建模3，外部设计导入4，注意事项一，教程概要1，为什么是maxwell?ansoft maxwell（ansoft maxwell EM）是一种工业应用中的电磁软件，是电磁场分析软件，ANSOFT制作发行于2003年。

工业应用中的电磁元件，如传感器，调节器，电动机，变压器都可以利用maxwell仿真电磁场方面的问题，自带的电机仿真模块更是行业的标杆。

2，为什么是maxwell 3D?Maxwell 3D有向导式的用户界面、精度驱动的自适应剖分技术和强大的后处理能力使Maxwell 3D成为业界最佳的高性能三维电磁设计软件。

Maxwell 3D可以分析涡流、位移电流、集肤效应和邻近效应等具有不可忽视作用的影响，可以得到电机、母线、变压器、线圈等电磁部件的整体特性。

而且功率损耗、线圈损耗、某一频率下的阻抗（R和L）、力、转矩、电感、储能等参数可以自动计算，同时也可以给出整个相位的磁力线、B和H分布图、能量密度、温度分布等图形结果。

并且3D结构更具有直观性，可以清晰的向其他人分享自己的设计，能够更加生动的向人展示整个使用过程中的电磁变化。

3，使用maxwell自带的命令还是外部导入？对于结构简单的器件，建议直接使用maxwell自带的命令建立模型，这样得到的模型会减少剖分和处理的时间，提高仿真的效率。

但是对于结构复杂的器件，自带的命令很难/或是需要耗费很多的时间来建立模型，这样可以使用solidworks或是proe等三位软件直接建立模型后转成maxwell可以接受的模型并导入设计。

这样可以节省时间。

但是如果模型中有很多圆弧倒角和小尺寸的细节部分，会导致仿真时间的增加。

二，maxwell软件建模1，画线命令‐‐‐画直线命令：直线/曲线/圆弧/公式曲线。

这些操作都是所见即所得，很简单，只有公式曲线输入稍有困难。

基于Ansoft的电磁激振器磁场仿真与研究

关键词：滚动振动试验台；电磁激振器；电磁铁；Ａｎｓ（，ｆｔ仿真计算中图分类号：ＴＮ７５３．４文献标识码：Ａ文章编号：１００６ — ８９３７（２０１４）２７ — ０００３ — ０２
郭鑫，雷剑锋，－ｑ俊
（西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都６１００３１）
摘要：文章针对滚动振动试验台的建造，拟用电磁激振器模拟试验台振动。利用ＥＩ型电磁激振器的Ｉ型衔铁受吸力不同而模
拟不同的运动行程。在研究电磁激振器基本结构的基础上，利用电磁场仿真软件Ａｎｓｏｆｔ得出了电磁激振器的磁力线与磁场分布，就不同气隙大小与激励电流大小的情况下，仿真得出激振器吸力随气隙及电流的变化曲线，为进一步研究设计试验台用电磁激振器提供了参考数据．．
４
企业技术开发
２（】１４年９月
差 ÷ ｒｆ
３磁场分析及受力计算
根据上述仿真模进行求解运算，得出电磁激振器的磁力线分布特征及整个激振器内部磁场分布，如图３所示。
对图４分析【Ｊｆ她：在气隙大小不变的情况下，随着电流的逐如 ∞ ∞ ∞ ∞ 柏渐增加，激振器吸力逐渐增大，在电流保持不变，ＩＩ发力大小随气隙的增大而减小．．当电流从１０００Ａ增加到５０００ＡＩｔ＇ｊ，小沦何

基于AnsoftMaxwell3D的电磁场分析与计算_陈红

第25卷第4期, 2012年10月宁波大学学报（理工版）首届中国高校优秀科技期刊奖V ol.25 No.4, Oct. 2012 JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) 浙江省优秀科技期刊一等奖基于An soft Maxwell 3D的电磁场分析与计算陈红（安徽国防科技职业学院机电工程系, 安徽六安 237011）摘要:电磁场分析是复杂电子电气产品设计的一个重要环节, 是决定产品性能的关键因素; 而电磁场的有限元分析方法作为一个强大的工具, 在工程中的应用极为广泛. 根据长直螺线管的电磁场数学推导结果, 利用ANSYS工程电磁场有限元软件对其进行仿真, 验证了结果的一致性, 反映出有限元方法在电磁场分析的优势及ANSYS软件分析的直观性与便利性, 展示了ANSYS 软件在电磁场分析应用中的基本方法与技巧. 实验证明, An soft Maxwell 3D在分析复杂电磁场方面具有很高的实用价值.关键词: 电磁场; 有限元求解; An soft Maxwell 3D; 对比分析中图分类号: TN82 文献标识码: A 文章编号: 1001-5132（2012）04-0107-04随着社会发展, 电子电气产品已广泛应用于工业、农业、医疗、气象、军事等各个领域. 产品的微型化、智能化使得元件的密度大幅增加, 连接日益复杂, 电磁问题因此成为决定产品质量和可靠性的一个关键因素而成为研究的热点. 而对于产品性能的可靠性分析, 由最初的经验预估、理论计算, 发展到了如今的计算机仿真. 产品的设计正朝着利用计算机实现虚拟设计、虚拟实验的方向发展[1].性能相对简单、测试成本较低的电子电气产品可以通过原型或者简化实验完成性能评估. 但是对于具有复杂性能和复杂结构的电子电气产品而言, 往往需要昂贵的测试设备, 较长的实验周期, 并对周围的测试环境有较强的依赖性. 因此, 在这样条件下要完成某种产品在多种状态的性能评估, 需要较高成本, 并且难以满足一致性标准. 这些使得计算机仿真对产品设计的指导意义愈加明显, 因此Maxwell应运而生.Maxwell是An soft公司的一个功能强大、结果精确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件. 其功能包括静电场、静磁场、时变磁场、涡流场、瞬态场和温度场计算等, 可用来分析电机、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、正常工作和故障工作的情况; 此外还包括三维电磁分析、三维直流磁场分析、涡流分析和瞬态场分析. ANSYS充分利用了各种电磁计算方法的优点, 发展了多个适用于不同领域的电磁分析模块, 这些模块优势互补、在统一的软件界面下共同解决各种复杂的电磁分析问题[2].1电磁场的分析方法1.1基本理论电磁场理论的基础主要是麦克斯韦方程组,它有积分和微分两种表达形式, 以下是以自由电荷和自由电流为源头所表述的微分形式[3]:电磁感应定律: /E B t∇⋅=−∂∂, (1) 全电流定律: /H J D t∇⋅=+∂∂, (2) 高斯定律: Dρ∇⋅=, (3) 磁通连续定律: 0B∇⋅=. (4) 该方程组和其他的基本定律是解决电磁问题的理论基石, 为电磁装置在各个领域的广泛应用开辟了广阔的空间.1.2有限元分析的意义不同形式的电磁场特性各异, 在具体分析的收稿日期:2012−04−19. 宁波大学学报（理工版）网址: 基金项目:电工电子省级示范实验实训中心项目（20101687）; 中央财政支持“高等职业学校提升专业服务产业发展能力”项目（580202）. 作者简介:陈红（1969－）, 男, 安徽六安人, 讲师, 主要研究方向: 电气工程与电子技术应用. E-mail: chenhong3383857@108 宁波大学学报（理工版） 2012过程中应采用不同的方法(图1)[4].图1 电磁场分析结构从图1可以看出, 电磁场的数值分析方法主要有微分和积分方法, 微分法又包括有限差分和有限元两种分析方法, 而差分法不适合于边界条件复杂、边界不规则(外部或内部)的情况. 有限元的分析方法借助ANSYS 软件对电磁场进行可视化分析, 特别适合几何或物理条件比较复杂的问题, 并能求解多耦合场问题的仿真, 具有广泛的适用性.通过对比求解电磁场问题的不同手段, 得出有限元方法在电磁场分析的优势.1.3 有限元分析过程有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解. 它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成, 对每个单元假定1个合适的近似解, 然后推导求解这个域总的满足条件, 从而得到问题的解. 最后的解虽然不是准确解, 但由于大多数实际问题难以得到准确解, 而利用有限元的计算能得到较为精确的近似解, 且能适应各种复杂形状, 因而成为行之有效的工程分析手段[2].ANSYS 分析过程中的主要步骤为: (1)创建有限元模型, 主要包括创建或读入几何模型、定义材料属性和划分单元(节点及单元); (2)施加载荷进行求解, 包括施加载荷及载荷选项和求解; (3)查看结果及求解结果后的处理, 即查看分析结果及检验结果.2 An soft Maxwell 3D 的电磁场分析与计算以有限长螺线管的电磁场分析与计算为例,对如何利用An soft Maxwell 3D 进行电磁场分析与计算进行较深入的分析和研究, 从而得到有限长螺线管的电磁场分布规律及利用An soft Maxwell3D 进行电磁场分析的基本思想. 2.1 有限长载流直螺线管解析计算对于有限长载流直螺线管的电磁场, 当绕制螺线管的导线很细时, 密绕的圆柱形螺线管可以认为是许多圆形电流组合而成. 圆电流的磁感应强度分布有多种求解方案, 其中比较有代表性的方法是先求圆电流的矢势A , 然后由B A =Δ×计算其磁场分布[5], 此方法中通常将圆电流的磁矢势展开为级数. 为求解其在空间任意一点的磁场, 先求解一环形电流在空间任意一点的磁场, 再利用迭加原理便可以得到长直螺线管的磁场分布.2.1.1 一匝圆电流在空间任一点的磁场通过分析计算, 得到一匝电流在空间任一点的磁场分布为[3]:202225/234()IR ZB R Z μρρρ=−+++J G JJ G 222202225/2(22)4()IR R Z Z R Z μρρ+−++JJG . (5)2.1.2 有限长载流直螺线管的磁场分布有限长载流螺线管等效原理如图2所示[6]. 利用(5)式的计算结果, 将一匝电流在空间产生的磁场进行叠加, 最后得长直螺线管外部任一点的磁场为:402222()nIR B Z R μρ=+J G JJ G. (6)图2 N 匝螺线管示意图2.2 长直螺线管的数值计算[7-8]首先生成螺线管的几何模型. 螺线管是由线圈和铁心组成的, 可以用1个空心圆柱体来模拟, 实际上表示绕着中央铁心的多匝绞线. 然后指定材料属性, 这里选择的铁心是steel_1008; 选择自然边界条件和施加的源是source =8000mA; 再设定执行参数, 指定求解规范, 选择自适应网格划分. 计算结果如图3~图7所示.第4期陈红: 基于An soft Maxwell 3D的电磁场分析与计算 109图3 表面电磁场密度B分布图4 表面磁场强度H分布图5 磁通密度分布图6 B空间的分布图7 H空间的分布2.3误差分析如图5所示, 选定圆柱体表面原点0, 在解析计算中把相关的参数带入4222/()B nIR Z Rμρ=+J G JJ G式, 得到如下数据:55352105101.2951021100123710B−−−××==××××wb·m-2,可以直接看出0点处的B介于1.7×10-5~2.3×10-5 wb·m-2.其产生误差的原因如下:(1) 网格划分采用的是自适应网格划分, 没有划分更细的网格, 可以看到1％左右的计算不收敛.(2) 忽略了螺线管匝间的空隙, 将螺线管看成了一个整体, 当成一个圆柱体进行计算[8].可见, 有限长密绕椭圆截面螺线管内磁场是非均匀磁场, 而螺线管中部的磁场是匀强磁场, 磁场最强;, 螺线管长短轴相差越大、螺线管越短, 磁场沿垂直螺线管轴向的分量越大. 反之, 当螺线管截面是圆截面并且螺线管较长时, 其内部匀强磁场区域越大, 磁场最强.2.4非线性媒质并与简单媒质比较通过An soft Maxwell 3D对非线性材料的选择计算, 结果如图8和图9所示.图8 非线性材料B分布图9 非线性材料H分布从图中可以直观地看出, 与线性均匀媒质比较, 非线性媒质下的螺线管出现不规则、不均匀的8.5024e-001 7.6725e-001 6.8427e-001 6.0129e-001 5.1831e-001 4.3532e-001 3.5234e-001 2.6936e-001 1.8638e-0011.0340e-0012.0413e-002 1.3748e+006 1.2373e+006 1.0998e+006 9.6234e+005 8.2487e+005 6.8739e+005 5.4991e+005 4.1243e+005 2.7496e+005 1.3748e+005 0.0000e+0002.0459e+0001.8413e+0001.6367e+0001.4321e+0001.2275e+0001.0229e+0008.1836e-0016.1377e-0014.0918e-0012.0460e-0019.1160e-0061.7276e+000 1.5548e+000 1.3821e+000 1.2093e+000 1.0366e+000 8.6380e-001 6.9104e-001 5.1828e-001 3.4552e-001 1.7276e-0010.0000e+0001.3748e+006 1.2373e+006 1.0998e+006 9.6234e+005 8.2487e+005 6.8739e+005 5.4991e+005 4.1243e+0052.7496e+005 1.3748e+005 0.0000e+000 1.7814e+000 1.6033e+000 1.4251e+000 1.2470e+000 1.0689e+000 8.9073e-001 7.1258e-001 5.3444e-0013.5630e-001 1.7816e-001 1.9908e-005 3.7329e+004 3.3596e+004 2.9863e+004 2.6130e+004 2.2397e+004 1.8664e+004 1.4931e+004 1.1199e+004 7.4657e+003 3.7329e+003 0.0000e+000110 宁波大学学报（理工版） 2012磁场强度和磁通密度的分布, 和解析分析结果是一致的.3结语随着电磁元件更加广泛的应用和设计者对性能与体积设计封装的希望, 先进而便于使用的数字场仿真技术的需求也显著增长. An soft Maxwell 3D以向导式的用户界面、精度驱动的自适应剖分技术和强大的后处理能力, 成为业界最佳的高性能三维电磁设计分析软件. 通过长直螺旋管的电磁场分析计算, 对深入理解和熟练运用其在工程实际和教学科研中的应用具有很重要的现实意义.参考文献:[1]谢龙汗, 耿玉, 邱婉. ANSYS电磁场分析[M]. 北京:电子工业出版社, 2012:1-2.[2]薛文惠, 李刚炎. 基于Maxwell 3D的汽车电磁缓速器瞬态电磁场有限元分析与仿真[J]. 机械工程师, 2007(10):31-32.[3]马海武, 王丽黎, 赵仙红. 电磁场理论[M]. 北京: 北京邮电大学出版社, 2005:112-113.[4]张德春, 柳建, 王世庆, 等. ANSYS软件在高频电磁场上的应用[J]. 真空, 2010(3):52-53.[5]徐劳立. 计算圆电流磁场的一个方法[J]. 大学物理,2012(2):19-20.[6]余仕成, 周金华. 载流长直螺线管和螺绕环的磁场对称性分析[J]. 武汉工程大学学报, 2010(5):107-108. [7]陈精一, 蔡国忠. 电脑辅助工程分析: ANSYS使用指南[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2001:7-11.[8]陈红. 长直螺线管的电磁场分析[J]. 郑州轻工业学院学报, 2012(5):34-35.Analysis on Electromagnetic Field Based on An Soft Maxwell 3DCHEN Hong( Department of Electrical and Mechanical Engineering, Anhui V ocational College of Defense Technology, Liu’an 237011, China ) Abstract: Electromagnetic field analysis is important in design of complex electrical and electronic products, it is also the key factor critical to the product performance. As a powerful tool, the electromagnetic field finite element analysis has been extensively applied in numerous engineering fields. In this paper, based on the computational results of the long straight solenoid electromagnetic, a simulation is taken using the engineering software ANSYS designed for electromagnetic field finite element computation, the results of which are found consistent with real consequences. This study reflects the advantage of applying the finite element method in electromagnetic field analysis and the intuitiveness and convenience of ANSYS. Practical applications have proved that An soft Maxwell 3D has high practical value in studying the complex electromagnetic fields.Key words: electromagnetic field; finite element method; An soft Maxwell 3D; comparative analysis（责任编辑章践立）。

Ansoft Maxwell 2D3D 使用说明

Ansoft Maxwell 2D/3D 使用说明目录第1章Ansoft 主界面控制面板简介第2章二维〔2D模型计算的操作步骤2.1 创建新工程 (2)2.2 选择求解问题的类型 (3)2.3 创建模型〔Define Model (4)2.4 设定模型材料属性〔Setup Materials (6)2.5 设定边界条件和激励源〔Setup Boundaries/Sources (8)2.6 设定求解参数〔Setup Executive Parameters (9)2.7 设定求解选项〔Setup Solution Options (10)2.8 求解<Solve> (10)2.9 后处理〔Post Process (11)2.10 工程应用实例 (12)第3章三维〔3D模型计算的操作步骤3.1 建模 (14)3.2 定义材料属性 (17)3.3 加载激励和边界条件 (18)3.4 设置求解选项和求解 (18)3.5 后处理 (18)3.6 补充说明 (18)3.7 例 1 两电极电场计算 (18)第4章有限元方法简介4.1 有限元法基本原理 (22)4.2 有限元网格自适应剖分方法 (23)第1章Ansoft 主界面控制面板简介在Windows下安装好Ansoft软件的电磁场计算模块Maxwell之后,点击Windows 的"开始"、"程序"项中的Ansoft、Maxwell Control Panel,可出现主界面控制面板〔如下图所示,各选项的功能介绍如下。

1.1 ANSOFT介绍Ansoft公司的联系方式,产品列表和发行商。

1.2 PROJECTS创建一个新的工程或调出已存在的工程。

要计算一个新问题或调出过去计算过的问题应点击此项。

点击后出现工程控制面板,可以实现以下操作：●新建工程。

●运行已存在工程。

●移动,复制,删除,压缩,重命名,恢复工程。

基于Ansoft的车用永磁同步电机电磁场仿真

基于Ansoft的车用永磁同步电机电磁场仿真随着新能源汽车的发展，永磁同步电机得到了广泛应用。

由于其磁场空间分布的复杂性，往往在电机结构设计阶段带来较大的困难，本文基于Ansoft软件提出一种永磁同步电机有限元模型进行电磁场仿真方法，准确计算电机的主要性能和参数，为电机优化设计提供可靠依据。

标签：永磁同步电机；Ansoft；电磁场仿真0 引言在永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）产品设计验证阶段，通过有限元仿真的方式来分析电机电磁场仿真结果，能有效的的替代繁琐耗时的实验分析，为产品的设计和优化提供可靠的依据。

作为电机电磁场有限元仿真软件之一的Ansoft/Maxwell基于是麦克斯韦微分理论，通过将有限元划分成离散空间分布，将电磁场的求解计算转变为数学形式上的矩阵求解，提高电机有限元仿真的准确性，除此之外，其拥有丰富的参数设计和仿真功能，在永磁同步电机设计中应用广泛。

本文以车用的电驱动系统中永磁同步电机作为研究对象，通过建立有限元模型，进行有限元电磁场仿真，从而获取电机运行时的转矩、电流、功率特性以及电感等结果，为优化设计提供可靠依据。

1 基于Ansoft的PMSM有限元模型建立建立准确的PMSM有限元仿真模型是对电机准确电磁场分析的关键。

在PMSM有限元模型的设计中，将定子尺寸通过Ansoft/Maxwell软件中RMxprt参数化模块生成定子模型和绕组方式。

转子部分则通过AutoCAD画出并导入到Ansoft/Maxwell中，然后分别设定相应的面域和材料属性，并设定永磁体的磁场方向，通过网格划分完成模型的建立。

2 基于Ansoft的PMSM有限元电磁场仿真在建立完成PMSM有限元模型后，采用三相对称正弦电流激励的方式，在稳态工况下，完成PMSM有限元模型的基本电磁场仿真。

为保证设定的A、B、C三相激励电流为对称正弦，则三相电流的相位相差120°，且三相电流的频率相同且与电角频率相一致，从而使定子电流产生的电枢磁场与永磁体产生的励磁磁场保持稳态的同步旋转速度。

利用ansoft进行电磁铁的3D仿真

利用ansoft进行电磁铁的3D仿真
整理：舒伟方，记录一下自己的操作过程，存在一些不足之处望大家指点一二。

1、先用solidworks软件绘制电磁制动器数模，要是零件体，且各零件之间不要求和，是分离的体。

（且绕组与软磁材料之间流出间隙1mm左右，铁板与软磁之间流出气隙距离，在此我留了0.5mm）
1、转成STP、STEP、XT其中一种格式
2、导入Maxwell
3、设置求解器类型
4、设置零件材料
先设置零件材料库，将路算里的材料库导入，且设置为默认
设置零部件材料选中相应数模
5、设置绕组电流激励源现将零件设置成透明的
在绕组上分出施加激励的面，选中绕组
可见YX方向可将绕组对称剖开
分离面
将多余的面删除
选中面1施加电流源
根据实际情况施加电流且注意电流流向，类型选择stranded（其中电流大小为单根电流乘以匝数）
6、添加求解域
输入扩大百分比为10% 8输入求解电感及吸力
勾上
输入圈数
选中被吸的铁板
选中铁板后添加吸力求解
9、添加setup，默认便可
分析
10、查看结果选中软磁和铁块
吸力是Z方向
力为-2.1kn，方向为z负方向电感如下
可见线圈1自感54mH，线圈12互感2.56mH，线圈2自感54.42mH 再根据两个电感是串联还是并联计算总电感
公式如下。

基于 Ansoft Maxwell 的自密封式电磁铁设计与仿真

基于 Ansoft Maxwell 的自密封式电磁铁设计与仿真摘要：利用导磁材料的磁饱和特性，设计了一种自密封式电磁铁，电磁铁壳体为1J22的软磁合金，绕组为铜制漆包线，使用Ansoft Maxwell软件进行了电磁铁壳体不同壁厚时的电磁仿真，分析了电磁铁壳体磁饱和特性与电磁吸力的关系，通过数值计算对电磁吸力进行了计算校核。

得到一定条件下电磁铁壳体壁厚和绕组工作电压与电磁吸力、有效气隙的相对关系，为自密封式电磁铁的设计提供了参考和依据。

关键词：电磁铁磁饱和电磁仿真电磁力计算1引言电磁铁作为一种基础电气元器件，广泛应用于电气自动化领域。

电磁铁一般由电磁铁壳体、复位弹簧、线圈骨架、绕组、衔铁、限位板、端盖等部分组成，常规电磁铁结构示意图及其磁力线分布如图1所示[1]。

图1 常规电磁铁结构示意图和磁力线分布图在图1中，衔铁上端面与电磁铁壳体间的间隙称为气隙，电磁铁壳体、衔铁和端盖一般采用相对磁导率较高的强磁性材料，例如电工纯铁、软磁合金1J22、10#碳素钢等，线圈骨架一般用非导磁或弱导磁材料，如非金属或铜等。

电磁铁常用于为阀类产品的阀芯提供动力，流体可能通过轴孔与芯轴间隙进入电磁铁，从电磁铁尾端或出线孔等部位溢出，进入电磁铁的流体还会对电磁铁绕组和电路的工作性能产生影响，使电磁阀产品的整体可靠性不佳。

为了实现电磁铁绕组与输出端可靠密封，提高电磁铁的工作稳定性和可靠性，需要设计一种自密封式电磁铁。

针对电磁铁设计过程中需要了解却又无法感知和观测的设计特征，例如磁力线分布、磁感应强度分布、电磁力变化、等特征，可以通过Ansoft Maxwell软件得到直观的仿真结果，便于对比和分析[2]。

2结构与原理2.1结构设计根据磁通量饱和特性，在磁路上需要溢出的部位（电磁铁壳体靠近衔铁的位置）将电磁铁壳体设计的较薄[3]，自密封电磁铁结构示意图和磁力线图如图2所示。

自密封电磁铁主要由电磁铁壳体、导磁套、绕组、衔铁、堵盖、复位弹簧、隔垫等组成。

(完整版)电磁场对变压器ansoft仿真作业

电磁场仿真作业
问题：利用Ansoft maxwell 14进行变压器的仿真模拟，并且利用有限元方法对其进行剖分，求解磁感应强度B。

1、打开ansoft软件，新建工程。

2、用maxwell进行3D作图，如下图所示。

①首先绘制磁芯，如下图可以看到U型薄片。

②从上面菜单选择Draw\Sweep\Along Vector，构成立体图形。

③选中磁芯，在左下方的属性栏中修改物体的材质，选中铁氧体（ferrite）
④绘制绕组，先画出轮廓线。

⑤做矩形，在菜单栏中选择Draw\Sweep\Along path，绘制绕组，并且选择材料为铜copper。

⑥选中磁芯绕组最好绘制的矩形，做镜像复制。

再平移，完成变压器磁铁和绕组的绘制，如下图所示。

3、设置边界条件和激励源。

①建立有限元分析的边界，如下图所示。

②对绕组电流进行赋值，设置为8A。

4、用菜单栏，设置求解参数，3D仿真较慢，可以适当降低求解误差。

然后按叹号进行仿真。

5、仿真结果
①对绕组进行剖分单元，如下图所示
②对磁铁部分进行剖分分析结果。

④磁感应强度B大小及其分布，仿真图如下图所示。

⑤磁感强度B矢量仿真效果图如下图所示、
⑥剖分各单元参数值。

⑦选择Mag_B就可以看磁密的情况。

磁路系统吸力计算仿真实例(MAXWELL)

吸力计算操作手册――ANSOFT一、分析概述本手册是说明将UG中三维模型输入到ANSOFT软件进行吸力分析的步骤。

输入文件为：从UG中导出的“*.x_t”文件。

二、操作步骤1、打开ANSOFT软件，点击新建分析。

2、导入UG模型（“*.x_t”文件），模型只需要磁路零件。

3、零件重命名（便于辨认）。

4、赋予材料属性（鼠标右键）。

5、线圈材料可从材料库调用6、铁件材料的属性需要更改。

1）在材料库材料中选择“Iron”后复制“Clone Material”，新增“Iron1”材料。

2）改属性：a、将相对导磁率“Relative Permeability”的类型“Type”改为非线性“Nonlinear”，值“V alue”改为“BH Curve”，双击“BH Curve”后选输入材料，导入“DT4E.tab”文件。

b、将导电率“Bulk Conductivity”改为2000000。

6、设定分析区域7、为便于零件选择，需要设定零件可见/不可见。

8、施加输入激励。

1）在线圈中心点处建立坐标系。

2）选中线圈后，切出一个截面，后续用于施加激励。

3）选择截面，增加激励“电流”，直接输入分析用的“安匝”值的数值。

9、建立衔铁的旋转轴，在刀口处建立坐标系，然后选择衔铁设定衔铁旋转的轴，在角度栏输入字母“angle”进行参数化。

10、分析设置，一般要求不高时，将“Maximum Number of Passe”设为10，“百分之Eroos”设为1。

11、设定参数化分析，设定参数“angle”的几个分析值。

12、在开始运算前，选择检查，确认已具备所有的分析条件。

13、检查完成后，进行运算。

14、提取分析结果。

基于Ansoft的电磁装置仿真分析

基于Ansoft的电磁装置仿真分析作者：徐秋敏宋伟崔艳敏秦洪运来源：《中国新技术新产品》2015年第14期摘要：本文介绍了在Ansoft环境下进行电磁场仿真分析的方法，并以试验器设备中的电磁装置为研究对象，利用Maxwell 3D模块建立三维仿真模型，在建立仿真模型的基础上，对电磁设备的基本特性进行了仿真分析，获得了电磁装置工作气隙的磁场分布。

仿真结果可以用于指导电磁设备的设计和优化。

关键词：有限元分析；磁场；仿真中图分类号：TH137 文献标识码：A1 引言电磁场数值计算主要采用有限元法、边界元法和有限差分法。

其中，有限元法是最有效的，也是目前应用最广泛的。

随着电子计算机的迅猛发展，目前正逐步形成以电磁场数值计算方法为基础的计算机仿真计算方法。

计算机仿真就是借助计算机，用系统模型对真实系统或者设想的系统进行实验的一门综合性技术。

计算机仿真不能完全代替实验，却可以逼近实验结果，指导科研过程。

Ansoft是近年来进入国内的基于有限元法的场分析计算仿真软件。

它以电磁技术为核心，基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转换为庞大的矩阵求解。

使用该软件不仅可以进行静态场分析，还可以进行瞬态场分析，具有简单、易用、直观等优点。

2 电磁装置仿真分析本文以试验器设备中的电磁装置为研究对象，采用Ansoft 软件进行仿真建模，对电磁装置进行磁场分析。

2.1 Ansoft仿真分析Ansoft是一种专门用于电磁场仿真计算与分析的软件，为电磁场研究人员提供了功能强大的电磁场仿真分析的工具。

使用Ansoft软件进行仿真分析的具体步骤如下：（1）创建项目建立新的项目文件后，定义分析类型，选择相对应的场求解器。

（2）创建几何模型根据结构尺寸，采用相应的绘图指令，建立结构的几何模型，并对各组件进行定义。

（3）材料定义及分配根据需要，进行材料定义，并对几何模型中的各部分组件指定相对应的材料属性。

（4）激励源与边界条件定义及加载。

基于Ansoft及AMESim的电磁铁动态特性仿真分析_王扬彬

关键词 : Ansoft; AM ESim; 电磁铁 ; 耦合中图分类号 : TH13717 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3881 (2008) 9 - 104 - 2
S im ula tion Ana lysis of the D ynam ic Character istics of the Soleno id Ba sed on An soft and AM ES im
出力 (N ) ; Ff ( x ) , Ff dx / d t 分别为与运动部分的位移和速度有关的反作用力 (N) 。
11113 电磁铁吸力方程
电磁输出力是电流 I和行程 x的函数 , 其方程为
F = f ( I, x)
(4)
综上分析 , 由式 ( 2) 、 ( 4) 可知电磁铁吸力是
气隙、电流及电感的函数 :
F = g ( I, x, N )
(5)
通过上面的理论分析可知 , 电磁铁吸力是与气
隙、安匝数相关的函数。
11114 电磁铁模型
在 Ansoft建立电磁铁求解模型 , 如图 2所示 , 在
求解器中定义气隙及安匝数进行变参分析 , 并选择电
磁力及电感作为求解对象。
图 2 电磁铁 Ansoft仿真模型
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 9期
王扬彬等 : 基于 Ansoft及 AM ESim 的电磁铁动态特性仿真分析
·1 05 ·
图 1 电磁阀结构图
收稿日期 : 2007 - 12 - 10 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (50675203) 作者简介 : 王扬彬 , 男 , 浙江大学机械电子工程专业硕士研究。电话 : 0571 - 87952500 - 247, E - mail: wybhangzhou @

Ansoft Maxvell电磁仿真软件的应用实验报告

Ansoft Maxwell电磁仿真软件的应用实验报告一Maxwell 简介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、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。

Maxwell还可以产生高精度的等效电路模型以供Ansoft的SIMPLORER模块和其他电路分析工具调用。

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。

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。

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。

二Maxwell 仿真步骤1 选择求解器类型2 建模3 设置材料属性（电导率，介电常数，磁导率等）4 设置激励源和边界条件5 自适应网格剖分6 有限元计算7 后处理三Maxwell仿真实例题目三：静电除尘器电磁场分析要求：掌握静电除尘的工作原理，建立静电除尘器模型，观测内部电场及能量的分布情况，并对结果进行分析。

ansys电磁场仿真分析教程

• 选择 OK
1-37
第二章第2节
二维静磁学
1-38
EMAG 模拟的概念
• 模型边界条件有:
– 磁通量垂直
– 磁通量平行
– 周期性对称 *
• 偶对称
B
• 奇对称
• 根据单元方程式施加边界条件
– 矢量(2D 或3D)
– 标量 (3D)
– 基于单元边 (3D)
铁芯
A A 空气
*在第2章来讨论
简单励磁的平面模型
衔铁线圈
1-8
性质
柱体: μr = 1000 线圈: μr = 1
匝数:
2000
(整个线圈)
空激气励 :
μr = 1
线圈励磁为直流电流: 2 安培
模型轴对称
Y
材料号 2
衔铁长度=35
材料号3
单位 (mm)
Coil X
1-9
• 建模 – 设置电磁学预选项（过滤器） – 对各物理区定义单元类型 – 定义材料性质 – 对每个物理区定义实体模型 • 铁芯 • 线圈 • 空气 – 给各物理区赋材料属性 – 加边界条件
• 为每个物理区定义材料 – 导磁率（常数或非线性） – 电阻率 – 矫顽磁力，剩余磁感应
衔铁线圈锭子
实体模型
1-5
• 建实体模型 • 给模型赋予属性以模拟物理区 • 赋予边界条件
– 线圈激励 – 外部边界 – 开放边界 • 实体模型划分网格 • 加补充约束条件（如果有必要） – 周期性边界条件 – 连接不同网格
• 选择 OK
1-27
• 加力边界条件标志 Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>Comp Force

如何利用ansoft磁路法计算生成maxwell有限元电磁计算模型

如何利用ansoft磁路法计算生成maxwell有限元电磁计算模型如何利用ansoft中磁路法计算，一键生成maxwell有限元电磁计算模型1、以一台凸极式永磁同步电机为例：打开软件，进入下图所示截面，选中RMxprt打开选择Adjust-Speed Synchronous Machine2、进入RMxprt界面，如下图所示：3、双击Machine，出现下图界面：极数：16转子位置：内转子各种损耗：可大致设置为额定功率的2%左右额定转速：790r/min线圈交流电AC及Y3星型联接4、双击stator，出现下图界面：定子外径：250定子内径：165定子轴向长度：160叠压系数：0.97定子材料：JFE_steel_50JN800定子槽数：36定子槽型：选3斜槽数：15、双击slot，如下图示：（一开始先将Auto Design后面√去除，点确认退出，再次双击slot 进入，即出现下图设置界面）3号槽型，设置数据如上图所示6、双击winding，选择winding界面线圈层数：2线圈形式：全极式绕组线圈并联之路：2每槽导体数：38（上下两层总计数）线圈跨距：4每匝线圈数：暂时空着，系统自动计算线圈漆包厚度：0.06平均线径：单击Diameter，进入设计截面，设置如下，点击OK再选择End/Insulation界面框线圈端部长：10槽绝缘厚度：0.3楔子厚度：2层绝缘厚：0.3槽满率：0.87、双击Rotor转子外径：162.5转子内径：110转子轴向长度：160转子材料：steel_1010叠压系数：1（转子为整个铸件）磁极类型：2 8、双击pole极狐系数：0.8偏移：0（即磁钢内外径同心）磁钢材料：NdFe35 磁钢厚度：4.659、shaft轴可不设置10、右键单击Analysis单击选择Add solution setup，出现下图额定功率：17 （设置时注意单位的选择）额定电压：340额定转速：790其它默认即可11、至此RMxprt设置完成，右键点击增加的Setup1，单击Analyze 进行分析12、分析完成后可右键，可右键Results，选择Solution Data查看相关结果参数13、右键Setup1，选择Create Maxwell Design（生成有限元计算模型）选择Maxwell2D Design（或者3D，根据自己需求选择）14、系统会根据槽极比生成最小有限元单元，如此处生成1/4模型，若想生成全模型，可在RMxprt模块下，选择窗口中RMxprt，单击Design Settings，选择出现窗口下User Defined Date,设置如下（Fraction 1注意大小写及字母与数字间空一格），再点击重新计算即可生成有限元全模型谢谢！。