工程电磁场课设.docx
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工程电磁场课设
目录
目录1
1课程设计的目的与作用2
1.1设计目的：
2
1.2设计作用：
2
2设计任务及所用Maxwell软件环境介绍2
2.1设计任务：
2
2.2Maxwell软件环境：
3
3电磁模型的建立3
3.1建模（Model）3
3.2设置不同激励（AssignExcitation）5
3.3设置计算参数（AssignExecutiveParameter）7
3.4设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）7
3.5创建参数扫描设置7
4电磁模型计算11
5仿真结果后处理分析13
6设计总结和体会13
7参考文献：
13
1课程设计的目的与作用
1.1设计目的：
工程电磁场与波课程理论抽象、数学计算繁杂，将Maxwell软件引入教学中。
1.2设计作用：
通过对典型电磁产品的仿真设计，并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。
2设计任务及所用Maxwell软件环境介绍
2.1设计任务：
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。
2.2Maxwell软件环境：
AnsoftMaxwell是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁领域有广泛的应用。
它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变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献。
总体要求：
熟练使用AnsoftMaxwell仿真软件，对电场、磁场进行分析，了解所做题目的原理。
利用AnsoftMaxwell软件仿真简单的电场以及磁场分布，画出电场矢量E线图、磁感应强度B线图，并对仿真结果进行分析、总结。
将所做步骤详细写出，并配有相应图片说明。
3电磁模型的建立
3.1建模（Model）
1.新建与保存
Project>InsertMaxwell3DDesign
File>Saveas>Parametric（工程命名为“Parametric”）
选择求解器类型：
Maxwell>SolutionType>Magnetostatic
2.创建线圈
Draw>RegularPolyhedron（创建多边形柱体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（创建多边形柱体2）
CTRL_C，CTRL_V
修改相关设置
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
3.创建线圈
选中Polyhedron1，Polyhedron2
Modeler（建模）>Boolean>Subtract（减去）
BlankPark:
Polyhedron1
ToolPark:
Polyhedron2
将Polyhedron1重命名为Coil
AssignMaterial>copper（设置材料为铜）
4.创建铁块模型
Draw>Box
任意创建一个6面体
尺寸参数设置如下：
注意：
ZSize参数的值为：
“SlugHeight”
将六面体重命名为Slug
AssignMaterial>iron（设置材料为iron）
5.创建计算区域（Region）
Draw>Region
PaddingPercentage：
200%
6.创建激励电流加载面（CreateSection）
SelectCoil
Modeler>Surface>Section
SectionPlane:
YZ平面
Modeler>Boolean>SeparateBodies（分离两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”
3.2设置不同激励（AssignExcitation）
选中线圈截面：
Section1
Maxwell3D>Excitations>Assign>Current
Value:
AmpTurns
Type:
Stranded（线形激励电流）
1.当线圈电流为100A时
2.当线圈电流为200A时
3.当线圈电流为300A时
3.3设置计算参数（AssignExecutiveParameter）
选中Slug（弹头）
Maxwell3D>Parameters>Assign>Force
Name:
Force1
Type:
Virtual
3.4设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）
Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup
最大迭代次数：
Maximumnumberofpasses：
5
误差要求：
PercentError:
1%
每次迭代加密剖分单元比例：
RefinementperPass:
30%
3.5创建参数扫描设置
Maxwell3D>OptimetricsAnalysis>AddParametric
点击Add，创建扫描参数
variable选择：
SlugHeight
linearstep
Start=1,Stop=2,Step=0.5
点击Add>>按键
将SlugHeight的扫描设置添加到右边空白栏
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的扫描设置添加到右边空白栏
点击OK.
点击Calculations子菜单
点击SetupCalculations
点击AddCalculations
Setup1出现在SetupSweepAnalysis菜单中
点击Done
在Options子菜单中
选中如下设置
“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，系统为节约内存，默认不保存。
“Copygeometricallyequivalentmeshes”在下次计算中，可重复使用上次计算时未变形的模块的剖分数据。
一般来说，频率扫描时，不推荐使用该选项，因为Ansoft的剖分算法是与频率相关的。
在ProjectManager窗口
Optimetrics
右键点击ParametricSetup1
选择Analyze
查看结果
右键点击ParametricSetup1
选择ViewAnalysisResult
在ProjectManager窗口
右键点击CreateReport
设置参数如下：
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