Maxwell瞬态场仿真实例.docx
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Maxwell瞬态场仿真实例
MAXWELL3D12.0
BASICEXERCISES
1.静电场问题实例：
平板电容器电容计算仿真
平板电容器模型描绘：
上下两极板尺寸：
25mm×25mm×2mm，资料：
pec（理想导体）
介质尺寸：
25mm×25mm×1mm，资料：
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>InsertMaxwell3DDesign
File>Saveas>PlanarCap（工程命名为“PlanarCap”）
选择求解器种类：
Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic创立下极板六面体
Draw>Box（创立下极板六面体）
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
AssignMaterial>pec（设置资料为理想导体perfectconductor）
创立上极板六面体
Draw>Box（创立下极板六面体）
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
AssignMaterial>pec（设置资料为理想导体perfectconductor）
创立中间的介质六面体
Draw>Box（创立下极板六面体）
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
AssignMaterial>mica（设置资料为云母mica，也能够依据实质状况设置新资料）
创立计算地区（Region）
PaddingPercentage：
0%
忽视电场的边沿效应（fringingeffect）
电容器中电场散布的边沿效应
2.设置激励（AssignExcitation）
选中上极板UpPlate,
Maxwell3D>Excitations>Assign>Voltage>5V
选中下极板DownPlate,
Maxwell3D>Excitations>Assign>Voltage>0V
3.设置计算参数（AssignExecutiveParameter）
Maxwell3D>Parameters>Assign>Matrix>Voltage1,Voltage24.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）
Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup
最大迭代次数：
偏差要求：
每次迭代加密剖分单元比率：
Maximumnumberofpasses>10PercentError>1%RefinementperPass>50%
5.Check&Run
6.查察结果
Maxwell3D>Reselts>Solutiondata>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
（DCconduction）
恒定电场的源：
（1）VoltageExcitation，导体不一样面上的电压
（2）CurrentExcitations，施加在导体表面的电流
（3）Sink（汇），一种汲取电流的设置，保证每个导体流入的电流等于流出的
电流。
只有在不使用VoltageExcitation时，才用Sink。
保证J0
DCconduction求解器：
不计算导体外的电场，计算时，不考虑资料的介电常数参数。
例：
绘出以以下图所示导体构造中的电流流向图
1.建模（Model）
Project>InsertMaxwell3DDesign
File>Saveas>PlanarCap（工程命名为“DCConduction”）
选择求解器种类：
Maxwell>SolutionType>Electric>DCConduction创立导体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
AssignMaterial>Copper（设置资料为铜）
创立另3个并列的导体
SelectConductor
Edit>Duplicate>AlongLine（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（包含原导体）
创立导体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
AssignMaterial>Copper（设置资料为铜）
创立导体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
AssignMaterial>Copper（设置资料为铜）
创立导体Conductor_6
SelectConductor_5
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
创立导体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
AssignMaterial>Copper（设置资料为铜）
创立计算地区（Region）
PaddingPercentage：
10%
2.设置激励（AssignExcitation）
按f，将体选择改为面选择
2.1设置电流注入源
选中以以下图所示6个面
Maxwell3D>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（CurrentSink）
选中Current_sink导体的以下2侧面
Maxwell3D>Excitations>Assign>Sink
3.设置剖分操作（AssignMeshOperations）
选中所有物体，Ctrl+A
Maxwell3D>Meshoperations>Assign>InsideSelection>LengthBased不选Restrictlengthofelements
选中Restrictthenumberofelements
输入maximumnumberofelements：
10000（设置剖分单元的最大数目）
4.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）
Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup
Default
5.Check&Run
6.后办理
绘出导体中的电流流向图选中所有导体
Maxwell3D>Fields>Fields>J>J_Vector
调理矢量箭头尺寸
3.恒定磁场问题实例：
恒定磁场力矩计算
计算以以下图所示永磁体模块在线圈磁场中所受力矩。
1.建模（Model）
Project>InsertMaxwell3DDesign
File>Saveas>Magnetostatic（工程命名为“Magnetostatic”）
选择求解器种类：
Maxwell>SolutionType>Electric>Magnetostatic创立线圈
Draw>RegularPolygon（创立线圈横截面）
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：
NumberofSegments:
12
将多边形重命名为Coil
选中Coil
Draw>Sweep>AroundAxis（设置以下）
AssignMaterial>copper（设置资料为铜）
创立永磁体模型
Draw>Box（创立下极板六面体）
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
AssignMaterial>NdFe35（设置资料为NdFe35铷铁硼资料）
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）
创立激励电流加载面（CreateSection）
SelectCoil
Modeler>Surface>Section
Modeler>Boolean>SeparateBodies（分别两Section面）
删除1个截面
Select1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
创立计算地区（Region）
Draw>Region
PaddingPercentage：
100%
2.设置激励（AssignExcitation）选中线圈截面：
Section1
Maxwell3D>Excitations>Assign>Current
Name:
Current1
Value:
100
Type:
Stranded
3.设置计算参数（AssignExecutiveParameter）选中Magnet
Maxwell3D>Parameters>Assign>TorqueName:
Torque1
Type:
Virtual
Axis:
Global:
:
Z,Positive
4.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）
最大迭代次数：
Maximumnumberofpasses：
偏差要求：
PercentError:
1%
每次迭代加密剖分单元比率：
RefinementperPass:
30%
15
5.Check&Run
6.查察结果
Maxwell3D>Reselts>Solutiondata>Torque
力矩：
-2.9288E-005（N·m）
XOY平面磁场强度幅值散布图
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
计算以以下图所示铁块所受线圈磁场的作使劲。
要求对线圈中的电流和铁块的高度做参数扫描，计算不一样设置值时，作使劲的大小。
1.建模（Model）
Project>InsertMaxwell3DDesign
File>Saveas>Parametric（工程命名为“Parametric”）
选择求解器种类：
Maxwell>SolutionType>Magnetostatic创立线圈
Draw>RegularPolyhedron（创立多边形柱体1）
CenterPosition（中心点坐标）：
（X,Y,Z）>（0,0,0）mm
StartPosition（起点坐标）：
（X,Y,Z）>（1.25,0,0）mm
Axis（对称轴）：
Z
Height（柱体高度）：
0.8mm
多边形边数：
NumberofSegments:
36
将多边形重命名为Polyhedron1
选中Polyhedron1（创立多边形柱体2）
CTRL_C，CTRL_V
改正有关设置
CenterPosition（中心点坐标）：
（X,Y,Z）>（0,0,0）mm
StartPosition（起点坐标）：
（X,Y,Z）>（1,0,0）mm
Axis（对称轴）：
Z
Height（柱体高度）：
0.8mm
多边形边数：
NumberofSegments:
36
将多边形重命名为Polyhedron2
创立线圈
选中Polyhedron1，Polyhedron2
Modeler>Boolean>Subtract
BlankPark:
Polyhedron1
ToolPark:
Polyhedron2
将Polyhedron1重命名为Coil
AssignMaterial>copper（设置资料为铜）
创立铁块模型
Draw>Box
随意创立一个6面体
尺寸参数设置以下：
注意：
ZSize参数的值为：
“SlugHeight”
将六面体重命名为Slug
AssignMaterial>iron（设置资料为iron）
创立计算地区（Region）
Draw>Region
PaddingPercentage：
200%
创立激励电流加载面（CreateSection）
SelectCoil
Modeler>Surface>Section
SectionPlane:
YZ平面
Modeler>Boolean>SeparateBodies（分别两Section面）
删除1个截面
Select1个截面，Del
将剩下的1个截面重命名为“Section1”
2.设置激励（AssignExcitation）
选中线圈截面：
Section1
Maxwell3D>Excitations>Assign>Current
Value:
AmpTurns
Type:
Stranded（线形激励电流）
3.设置计算参数（AssignExecutiveParameter）
选中Slug
Maxwell3D>Parameters>Assign>Force
Name:
Force1
Type:
Virtual
4.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup
最大迭代次数：
Maximumnumberofpasses：
5
偏差要求：
PercentError:
1%
每次迭代加密剖分单元比率：
RefinementperPass:
30%
5.创立参数扫描设置
Maxwell3D>OptimetricsAnalysis>AddParametric点击Add，创立扫描参数
variable选择：
SlugHeight
linearstep
Start=1,Stop=2,Step=0.5
点击Add>>按键
将SlugHeight的扫描设置增添到右侧空白栏
variable选择：
AmpTurns（设置安匝数的扫描）
linearstep
Start=100,Stop=200,Step=50
点击Add>>按键
将AmpTurns的扫描设置增添到右侧空白栏点击OK.
点击Calculations子菜单
点击SetupCalculations
点击AddCalculations
Setup1出此刻SetupSweepAnalysis菜单中
点击Done
在Options子菜单中选中以下设置
“SaveFieldandMesh”:
在每一步参数扫描计算后，保存相应的计
算场量和剖分信息，一般，系统为节俭内存，默认不保存。
“Copygeometricallyequivalentmeshes”在下次计算中，可重复使用上一次计算时未变形的模块的剖分数据。
一般来说，频次扫描时，不介绍使用该选项，因为Ansoft的剖分算法是与频次有关的。
5.Check6.计算
在ProjectManager窗口
Optimetrics
右键点击ParametricSetup1
选择Analyze
7.查察结果
右键点击ParametricSetup1
选择ViewAnalysisResult
在ProjectManager窗口
右键点击CreateReport
设置参数以下：
点击NewReport
5.恒定磁场实例：
三相变压器电感计算
计算以以下图所示变压器绕组的电感。
（学习半对称模型的使用half-symmetry）
1.建模（Model）
Project>InsertMaxwell3DDesign
File>Saveas>Inductance（工程命名为“Inductance”）
选择求解器种类：
Maxwell>SolutionType>Magnetostatic改变作图单位Modeler>Units>SelectUnits:
in（inches）
创立变压器铁芯框架
Draw>Box
Position：
（-1,-6,0）
Box尺寸：
（XSize,YSize,ZSize）>（2,12,10）
Draw>Box
Position：
（-1,1,2）
Box尺寸：
（XSize,YSize,ZSize）>（2,3,6）
选中Box2
Edit>Duplicate>AroundAxis
Axis:
Z
Angle:
180deg
Totalnumber:
2
选中Box1，Box2，Box2_1
Modeler>Boolean>Subtract
BlankParts:
Box1
ToolParts:
Box2，Box2_1
不要选：
“Clonetoolobjectsbeforesubtracting”
Draw>Box（创立Gap）
选中Box1，Box3
Modeler>Boolean>Subtract
BlankParts:
Box1
ToolParts:
Box3
不要选：
“Clonetoolobjectsbeforesubtracting”
选中Box1
Modeler>Boolean>SeparateBodies
将分别后的模型分别重命名为：
“Core_E”（原Box1）和“Core_I”
将二者的资料重设为：
“steel_1008”
创立线圈
Modeler>GridPlane>YZ
Draw>Rectangle
设置以下：
Modeler>GridPlane>XY
Draw>Rectangle
设置以下：
选中Rectangle2
Modeler>DeleteLastOperation（形成Rectangle1环绕的轨迹）
选中Rectangle1，Rectangle2
Draw>Sweep>AlongPath
Angleoftwist:
0deg
DraftAngle:
0deg
Drafttype:
Round
选中Rectangle1
Edit>Duplicate>AlongLine
（X,Y,Z）>（0,0,0）
（dX,dY,dZ）>（0,0,1.925）
TotalNumber:
3
选中Rectangle1,Rectangle1_1,Rectangle1_2
Edit>Duplicate>AlongLine
（X,Y,Z）>（0,0,0）
（dX,dY,dZ）>（0,5,0）
TotalNumber:
3
将Rectangle1,Rectangle1_1和Rectangle1_2重命名为：
Coil_left,Coil_left_1,Coil_left_2
将中间柱上线圈重命名为：
Coil_mid,Coil_mid_1,Coil_mid_2
将右侧柱上线圈重命名为：
Coil_right,Coil_right_1,Coil_right_2
将所有Coil的资料改为Copper
创立激励电流加载面（CreateSection）
选中所有线圈
Modeler>Surface>Section
选中YZ平面
Modeler>Boolean>SeparateBodies
Edit>Delete（删除剩余的面）
将左侧柱上的截面重命名为：
Section1,Section2,Section3
将中间柱上的截面命名为：
Section4,Section5,Section6
将右侧柱上的截面命名为：
Section7,Section8,Section9
创立计算地区（Region）
Draw>Region
2.设置激励（AssignExcitation）
选中左侧柱上线圈截面：
Section1,Section2,Section3Maxwell3D>Ex
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