Ansoft_Maxwell 简介

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3. Ansoft Maxwell,简介,徐 征,重庆大学,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。,Ansoft Maxwell,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。,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。,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。,瞬态场,（,Transient Field,）,Ansoft,仿真步骤,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,后处理,有限元计算,选择求解器类型,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,。,Ansoft,的自适应有限元计算,误差分析：两种误差,Energy Error,Delta Energy,Energy Error,：,能量误差（以磁场问题为例）,计算场量,H,电流密度,J,C,计算源电流密度,J,S,与,J,C,的差,计算由 产生的能量,计算由,J,S,产生的能量,Energy Error =,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 Error,|,迭代停止条件,：两种条件,Ansoft,的自适应有限元计算,1. Maximum number of passes,2.Percent error,（设定误差）,Energy Error,和,Delta Energy,都要小于,Percent error,最大允许迭代次数,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,每次加密比例？ 系统默认,30%,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,选择求解器类型：,Maxwell 3D Solution TypeElectrostatic,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,圆心坐标,内芯半径,内芯长度,2.,设置材料属性,双击,双击改名：,Inner,单击设置材料,：,copper,单击改模型颜色,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,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,建立第,2,个圆柱体，命名为,Outer,，材料：,Copper,从,Outer,模型中减去,Air,模型，得到外层屏蔽层模型。,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,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,Blank Parts: Outer; Tool Parts: Air,建模完毕,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,4.,设置计算参数（可选）,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）,计算电容值：,Maxwell 3D Parameters Assign Matrix,部分电容,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,。,Capacitance Matrix,部分电容矩阵,4,导体静电独立系统,4.,设置计算参数（可选）,Maxwell 3D Parameters Assign Force-,Virtual force,计算内芯受力,选中,Inner,模型,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：, Results Solution Data,电场力,收敛,特性,电容矩阵,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,显示横截面电场矢量图,在,Project manage,窗口中,Field Overlays,，右键单击,Fields E E_Vector,在,history tree,窗口中,选中,Plane,：,Global:XY,9.,后处理,显示剖分结果图,在,Project manage,窗口中,Field Overlays,，右键单击,Fields Plot Mesh,选中模型,Inner,，,Outer,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,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,导出电场强度,E,的数据,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), )“,-2.0000000000000000e-003 -2.0000000000000000e-003 0.0000000000000000e+000,-2.6696090154630286e+002 -3.6309353467063706e+003 -1.9492643644693467e+002,场点坐标,电场强度分量,Ex,，,Ey,，,Ez,