ANSOFT_MAXWELL_教学ANSOFT_MAXWELL_教学

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1、ANSOFT MAXWELL 软件介绍推荐网址 西莫电机论坛http:/ Simwe仿真论坛http:/ 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。”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

2、环境Maxwell 2D 的界面环境Maxwell 2D 的界面环境Maxwell 2D Maxwell 2D 的界面环境的界面环境求解器的区别与选择 2D1 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

3、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，磁场电场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。3 交流电场求解器(AC conduction

4、) 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

5、，最后灰色的按钮是 创建域，多用来绘制求解 域等。Maxwell 2D 的材料管理 材料库 非线性磁化曲线 永磁材料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

6、边界条件（直流电场）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

7、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、In

8、side 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

9、是没有初始条件而只有边界条件的定解 问题边值问题。 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。 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。