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1、 【仿真赛】手把手教您 Ansoft Maxwell 工程仿真实例 1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真 平板电容器模型描述： 上下两极板尺寸：25mm25mm2mm，材料：pec（理想导体） 介质尺寸：25mm25mm1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值 1.建模（Model） Project Insert Maxwell 3D Design FileSave asPlanar Cap（工程命名为“Planar Cap”） 选择求解器类型：Maxwell Solution Type Electric Elec
2、trostatic（静电的） 创建下极板六面体 Draw Box（创建下极板六面体） 下极板起点：（X,Y,Z）（0, 0, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0, 0, 2） 将六面体重命名为DownPlate Assign Material pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建上极板六面体 Draw Box（创建下极板六面体） 上极板起点：（X,Y,Z）（0, 0, 3） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0, 0, 2） 将六面体重命名为UpPlate
3、 Assign Material pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建中间的介质六面体 Draw Box（创建下极板六面体） 介质板起点：（X,Y,Z）（0, 0, 2） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0, 0, 1） 将六面体重命名为medium Assign Material mica （设置材料为云母mica， 也可以根据实际情况设置新材料也可以根据实际情况设置新材料） 创建计算区域（Region） Padding Percentage：0% 忽略电场的边缘效应（fringing effect） 电容器
4、中电场分布的边缘效应 2.设置激励（Assign Excitation） 选中上极板UpPlate, Maxwell 3D Excitations Assign（计划，分配） Voltage 5V 选中下极板DownPlate, Maxwell 3D Excitations Assign Voltage 0V 3.设置计算参数（Assign Executive Parameter） Maxwell 3D Parameters Assign Matrix （矩阵）（矩阵） Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell
5、3D Analysis Setup Add Solution Setup 最大迭代次数： Maximum number of passes 10 误差要求： Percent Error 1% 每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass 50% 5. Check & Run 6. 查看结果 Maxwell 3D Reselts Solution data Matrix 电容值：31.543pF 2. 恒定电场问题实例：导体中的电流仿真 恒定电场： 导体中，以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场，或恒定电流场 （DC conduction（传导） 恒定电场的源： （1）
6、Voltage Excitation，导体不同面上的电压 （2）Current Excitations，施加在导体表面的电流 （3）Sink（汇），一种吸收电流的设置，确保每个导体流入的电流等于流出的 电流。只有在不使用Voltage Excitation时，才用Sink。保证0J= DC conduction求解器： 不计算导体外的电场，计算时，不考虑材料的介电常数参数。 例：绘出如下图所示导体结构中的电流流向图 1.建模（Model） Project Insert Maxwell 3D Design FileSave asPlanar Cap（工程命名为“DC Conduction”） 选
7、择求解器类型：Maxwell Solution Type Electric DC Conduction 创建导体Conductor Draw Box 起点：（X,Y,Z）（1, - 0.6, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（1, 0.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor Assign Material Copper（设置材料为铜） 创建另3个并列的导体 Select Conductor Edit Duplicate（重复） Along Line（沿线复制） 输入line矢量的第1个点：（0，0，0） 输入line矢量的第2个点：（0，0.4，0） 输入复制总数：4（包括原导体
8、） 创建导体Conductor_4 Draw Box 起点：（X,Y,Z）（0.8, - 1, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0.2, 2.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_4 Assign Material Copper（设置材料为铜） 创建导体Conductor_5 Draw Box 起点：（X,Y,Z）（0.8, - 0.4, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（- 1.2, 0.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_5 Assign Material Copper（设置材料为铜） 创建导体Conductor_6 Select Conductor_5
9、 Edit Duplicate Mirror（镜像复制） 输入对称镜像平面法向量在平面中的第1点坐标：（0，0，0） 输入对称镜像平面法向量在平面外的第2点坐标：（0，1，0） 上述设置表示镜像平面为XOZ平面 将六面体重命名为Conductor_6 创建导体Conductor_7 Draw Box 起点：（X,Y,Z）（- 0.4，0.6，0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（- 0.4, - 1.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_sink Assign Material Copper（设置材料为铜） 创建计算区域（Region） Padding Percentage：10%
10、 2.设置激励（Assign Excitation） 按f，将体选择改为面选择 2.1 设置电流注入源 选中如下图所示6个面 Maxwell 3D Excitations Assign Current 1A Maxwell 在上述6个面上产生6个输入电流激励源 2.2设置电流汇（Current Sink） 选中Current_sink导体的下列2侧面 Maxwell 3D Excitations Assign Sink 3.设置剖分操作（Assign Mesh Operations） 选中所有物体，Ctrl+A Maxwell 3D Mesh operations Assign Inside
11、Selection Length Based 不选Restrict length of elements 选中Restrict the number of elements 输入maximum number of elements：10000（设置剖分单元的最大数量） 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D Analysis Setup Add Solution Setup Default 5. Check & Run 6. 后处理 绘出导体中的电流流向图 选中所有导体 Maxwell 3D Fields Fields J J_Vector
12、调节矢量箭头尺寸 3. 恒定磁场问题实例：恒定磁场力矩计算 计算如下图所示永磁体模块在线圈磁场中所受力矩。 1.建模（Model） Project Insert Maxwell 3D Design FileSave asMagnetostatic（静磁）（工程命名为“Magnetostatic”） 选择求解器类型：Maxwell Solution Type Electric Magnetostatic 创建线圈 Draw Regular Polygon（创建线圈横截面） 中心点坐标： （X,Y,Z）（0, 5, 0） 设置截面半径：（dX,dY,dZ）（0.5, 0,0） 截面多边形边数：Nu
13、mber of Segments: 12 将多边形重命名为Coil（线圈） 选中Coil Draw Sweep Around Axis（设置如下） Assign Material copper（设置材料为铜） 创建永磁体模型 Draw Box（创建下极板六面体） 起点：（X,Y,Z）（- 3, - 0.5, - 0.5） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）（6,1,1） 将六面体重命名为Magnet（磁铁） Assign Material NdFe35（设置材料为NdFe35铷铁硼材料） 设置磁体的磁化方向（X,Y,Z）（1,0,0）（磁体沿x轴正方向磁化） 创建激励电流加载面（Create Se
14、ction） Select Coil Modeler Surface Section Modeler Boolean Separate Bodies（分离两Section面） 删除1个截面 Select 1个截面，Del 将剩下的1个截面重命名为“Section1” 旋转线圈和激励电流加载面 选中 Coil和Section1 创建计算区域（Region） Draw Region Padding Percentage：100% 2.设置激励（Assign Excitation） 选中线圈截面：Section1 Maxwell 3D Excitations Assign Current Name:
15、 Current1 Value: 100 Type: Stranded（链） 3.设置计算参数（Assign Executive Parameter） 选中 Magnet Maxwell 3D Parameters Assign Torque Name: Torque1 Type: Virtual Axis: Global:Z, Positive 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D Analysis Setup Add Solution Setup 最大迭代次数： Maximum number of passes ： 15 误差要求： Percent Error: 1% 每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 30% 5. Check & Run 6. 查看结果 Maxwell 3D Reselts Solution data Torque 力矩：- 2.9288E- 005 (Nm) XOY平面磁场强度幅值分布图 XOY平面磁场强度方向矢量图 4. 参数扫描问题实例：恒定磁场力矩计算 计算如下图所示铁块所受线圈磁场的作用力。 要求对线圈中的电流和铁块的高度做参数扫描，计算不同设置值时， 作用力的大小。 1.建模（Model） Project Inser
