ANSYSMaxwell瞬态分析案例.docx
《ANSYSMaxwell瞬态分析案例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ANSYSMaxwell瞬态分析案例.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
ANSYSMaxwell瞬态分析案例
ANSYS-Maxwell瞬态分析案例
1.Maxwell2D:
金属块涡流损耗
（一）启动Workbench并保存
1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS15.0→Workbench15.0命令，启动ANSYSWorkbench15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的<按钮，将文件保存。
（二）建立电磁分析
1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→AnalysisSystems→Maxwell2D此时在ProjectSchematic中出现电磁分析流程图。
2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。
在Maxwell软件界面可以完成有限元分析的流程操作。
3.选择菜单栏中Maxwell2D→SolutionType命令，弹出SolutionType对话框
（1）GeometryMode:
CylinderaboutZ
（2）Magnetic:
Transient
（3）单击OK按钮
4.依次单击Modeler→Units选项，弹出SetModelUnits对话框，将单位设置成mm，并单击OK按钮。
（三）建立几何模型和设置材料
1.选择菜单栏中Draw→Rectangle命令，创建长方形
在绝对坐标栏中输入：
X=500，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=20，dY=0，dZ=500，并按Enter键
2.选中长方形，选择菜单栏中Edit→Duplicatealongline命令
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=50，dY=0，dZ=0，并按Enter键
弹出Duplicatealongline对话框，在对话框中TotalNumber:
3，然后单击OK按钮。
3.选中3个长方形右击，在快捷菜单中选择AssignMaterial命令，在材料库中选择Aluminum，然后单击OK按钮。
（四）设置求解域
选择菜单栏中Draw→Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=500，并单击OK按钮。
Stranded:
☑Checked
Current:
54*sin（2*PI*50*Time）
（1）Rectangle3：
NumberofConductors：
80
Stranded:
☑Checked
Current:
58*sin（2*PI*50*Time）
1.选择求解域的3个边界（除Z轴上的线外），依次单击菜单栏中的Maxwell2D→Boundaries→Assign→Ballon命令
（五）网格划分
1.选中3个几何，依次单击菜单栏中的Maxwell2D→MeshOperations→InsideSelection→LengthBased命令，此时弹出ElementLengthBasedRefinement对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）Name:
Length1
（2）☑：
RestrictLengthOfElements
（3）MaximumLengthofElements:
5mm
（4）☐：
RestricttheNumberofElements
（5）单击OK按钮
2.选中求解域，依次单击菜单栏中的Maxwell2D→MeshOperations→Assign→InsideSelection→LengthBased命令，此时弹出ElementLengthBasedRefinement对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）Name:
Length1
（2）☑：
RestrictLengthOfElements
（3）MaximumLengthofElements:
50mm
（4）☐：
RestricttheNumberofElements
（5）单击OK按钮
3.划分网格，依次单击菜单栏中的Maxwell2D→AnalysisSetup→ApplyMeshOperations命令。
4.显示网格，选中几何，依次单击菜单栏中的Maxwell2D→Field→PlotMesh命令，然后单击OK按钮。
5.单击工具栏中的（Solutiondata）图标，可以显示网格数量。
（六）求解计算
1.依次选择菜单栏中Maxwell2D→AnalysisSetup→AddSolutionSetup命令，此时弹出SolutionSetup对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）General：
StopTime：
0.2s
TimeStep：
0.002s
（2）SaveField：
Start:
0s
Stop:
0.2s
Step:
0.002s
点击AddtoList
（3）单击OK按钮
2.依次选择菜单栏中的Maxwell2D→ValidationCheck命令，此时弹出的对话框中，如果全部项目都有✓说明前处理操作没有问题；如果有✗弹出，则需要重新检查模型；如果有！
出现，则不会影响计算。
3.依次选择Maxwell2D→AnalyzeAll命令，此时程序开始计算。
（七）云图显示（Fields）
1.双击左下角Time=-1；任意选择时间节点，然后单击OK按钮。
2.选中所有几何，依次选择菜单栏中的Maxwell2D→Fields→Fields→A→Fluxline命令，显示磁力等值线图；
选中所有几何，依次选择菜单栏中的Maxwell2D→Fields→Fields→H→H_Vector命令，显示磁矢量图；
选中所有几何，依次选择菜单栏中的Maxwell2D→Fields→Fields→H→Mag_H命令，显示磁场分布图。
（八）图表显示（Results）
1.依次选择菜单栏中的Maxwell2D→Results→CreateTransientReport→RectangularPlot命令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
（1）在Category中选择Winding
（2）在Quantity中选择InputCurrent（Winding1）、InputCurrent（Winding2）、InputCurrent（Winding3）选项
（3）单击NewReport按钮
（4）显示3个电流随时间变化的曲线图
2.依次选择菜单栏中的Maxwell2D→Results→CreateTransientReport→RectangularPlot命令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
（1）在Category中选择Winding
（2）在Quantity中选择InducedVoltage（Winding1）、InducedVoltage（Winding2）、InducedVoltage（Winding3）选项
（3）单击NewReport按钮
（4）显示输入电压随时间变化的曲线图
3.依次选择菜单栏中的Maxwell2D→Results→CreateTransientReport→RectangularStackedReport命令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
（1）在Category中选择Winding
（2）在Quantity中选择InputCurrent（Winding1）、InputCurrent（Winding2）、InputCurrent（Winding3）选项
（3）单击NewReport按钮
（4）显示3个电流随时间变化的曲线图
2.Maxwell3D:
基本瞬时源
（一）启动Workbench并保存
1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS15.0→Workbench15.0命令，启动ANSYSWorkbench15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的<按钮，将文件保存名为“BE_Trans_Sources”
（二）建立电磁分析
1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→AnalysisSystems→Maxwell3D此时在ProjectSchematic中出现电磁分析流程图。
2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。
在Maxwell软件界面可以完成有限元分析的流程操作。
3.选择菜单栏中Maxwell3D→SolutionType命令，弹出SolutionType对话框，选择Transient，并单击OK按钮。
4.依次单击Modeler→Units选项，弹出SetModelUnits对话框，将单位设置成mm，并单击OK按钮。
（三）建立几何模型和设置材料
1.选择菜单栏中Draw→RegularPolyhedron命令，创建正多面体
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键；
在相对坐标栏中输入：
dX=2，dY=2，dZ=20，并按Enter键。
2.此时左上角会弹出SegmentNumber对话框
（1）NumberofSegments:
24
（2）单击OK按钮
3.单击几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）Name栏中将Value改成Core
（2）Material栏中将Value展开选择Edit，选择ferrite作为芯的材料
（3）其余保持默认值
4.选择菜单栏中Draw→RegularPolyhedron命令，创建正多面体
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键；
在相对坐标栏中输入：
dX=3，dY=3，dZ=20，并按Enter键。
5.此时左上角会弹出SegmentNumber对话框
（1）NumberofSegments:
24
（2）单击OK按钮
6.单击几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框
（1）Name栏中将Value改成Core
（2）Material栏中将Value展开选择Edit，选择copper作为线圈的材料
（3）其余保持默认值
7.选中所有几何并单击工具栏中的按钮，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
（1）在BlankParts中选中Coil实体
（2）在ToolParts中选中Core实体
（3）☑：
Clonetoolobjectsbeforeoperation
（4）单击OK按钮
8.选中Coil几何，依次单击菜单中的Modeler→Surface→Section命令，在弹出的对话框中选择YZ并单击OK按钮，此时几何生成个截面，将结果表的名称为Terminal。
9.保持截面处于加亮状态，依次单击菜单中的Modeler→Boolean→SeparateBodies命令，此时截面被分开。
10.右击Terminal_Separate1命令，在弹出的快捷菜单中依次选择Edit→Delete命令。
（四）添加激励
1.选择菜单栏中Maxwell3D→DesignDatasets命令，弹出Datasets对话框，在对话框中选择Add，此时弹出AddDatasets对话框，在对话框中填入以下内容：
•Name:
DSet_A
•Coordinates:
（1）X1=0Y1=0
（2）X2=250e-6Y2=1
（3）X3=750e-6Y3=-1s
（4）X4=1e-3Y4=0
•单击OK和Done按钮
2.选择菜单栏中Maxwell3D→Excitations→AddWinding命令，弹出Winding对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）Name:
Winding_A
（2）Type:
Voltage
（3）Stranded:
☑Checked
（4）InitialCurrent:
0A
（5）Resistance:
25ohm
（6）Inductance:
0H
（7）Voltage:
50+25*sin（2*PI*50*Time）+5*pwl_periodic（DSet_A,Time）
（8）单击OK按钮
3.在模型树种选中Terminal，依次单击菜单中的Maxwell3D→Excitations→Assign→CoilTerminal命令，弹出CurrentExcitation对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）Name：
CoilTerminal1
（2）NumberofConductors：
150
（3）单击OK按钮
4.在Projectmanager中展开Excitations，右击CoilTerminal1，在弹出的快捷菜单中选择AddtoWinding命令，此时会弹出AddtoWinding对话框，选择Winding_A，然后单击OK按钮。
（五）设置求解域
选择菜单栏中Draw→Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=500，并单击OK按钮。
（六）网格划分
1.选中Core几何，依次单击菜单栏中的Maxwell3D→MeshOperations→Assign→OnSelection→LengthBased命令，此时弹出ElementLengthBasedRefinement对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）Name:
Length1
（2）☐：
RestrictLengthOfElements
（3）☑：
RestricttheNumberofElements
（4）MaximumNumberofElements:
1000
（5）单击OK按钮
2.选中Coil几何，依次单击菜单栏中的Maxwell3D→MeshOperations→Assign→OnSelection→LengthBased命令，此时弹出ElementLengthBasedRefinement对话框，在对话框中填入以下内容：
（1）Name:
Length2
（2）☐：
RestrictLengthOfElements
（3）☑：
RestricttheNumberofElements
（4）MaximumNumberofElements:
1000
（5）单击OK按钮
（七）求解计算
1.依次选择菜单栏中Maxwell3D→AnalysisSetup→AddSolutionSetup命令，此时弹出SolutionSetup对话框，在对话框中的StopTime栏中输入20ms，在TimeStep栏中输入100us，然后单击OK按钮。
2.依次选择菜单栏中的Maxwell3D→ValidationCheck命令，此时弹出的对话框中，如果全部项目都有✓说明前处理操作没有问题；如果有✗弹出，则需要重新检查模型；如果有！
出现，则不会影响计算。
3.依次选择Maxwell3D→AnalyzeAll命令，此时程序开始计算。
（八）图表显示（Results）
1.依次选择菜单栏中的Maxwell3D→Results→CreateTransientReport→RectangularPlot命令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
（1）在Category中选择Winding
（2）在Quantity中选择InputCurrent（Winding_A）选项
（3）单击NewReport按钮
（4）显示电流随时间变化的曲线图
2.依次选择菜单栏中的Maxwell3D→Results→CreateTransientReport→RectangularPlot命令，在弹出的Reports对话框中做如下设置：
（1）在Category中选择Winding
（2）在Quantity中选择InputVoltage（Winding_A）选项
（3）单击NewReport按钮
（4）显示输入电压随时间变化的曲线图
（九）设置外部激励电路
1.添加电路设计
（1）在Projectmanager中，选中“BE_Trans_Sources”右击，单击Copy
（2）在Projectmanager中，选中项目名右击，单击Paste，并重命名为“BE_Trans_Circuit”
2.修改Winding设置
在ProjectManager中展开Excitations，双击Winding_A，弹出Winding对话框，在对话框中设置：
（1）Name:
Winding_A
（2）Type:
External
（3）Stranded:
☑Checked
（4）InitialCurrent:
0A
（5）单击OK按钮
3.创建外部电路
（1）选择菜单栏中Maxwell3D→Excitations→ExternalCircuit→EditExternalCircuit命令，弹出EditExternalCircuit对话框，在对话框中选择EditCircuit，将启动MaxwellCircuitEditor窗口。
（2）点击ProjectManager下的Components子栏，右上角出现ComponentManager栏
（3）选择MaxwellCircuitElements→Sources→Vsin命令，将Vsin元件拖到绘图区域，按ESC键退出或右键Finish，双击组件以修改其属性，其中Va=100V，VFreq=50Hz
（4）再添加一个Vsin元件，设置Va=100V，VFreq=1000Hz
（5）放置电阻，选择MaxwellCircuitElements→PassiveElements→Res命令，将Res元件拖到绘图区域，按ESC键退出或右键Finish，将电阻值改为25欧。
（6）选择MaxwellCircuitElements→Probes→Voltmeter命令,将Voltmeter元件拖到绘图区域
（7）连接各元件：
Draw→Wire
（8）放置参考地：
Draw→Ground，连接Ground
（9）导出电路的网络连接表
选择菜单栏中File→Save,将文件保存为：
“WS5_BasicTransient_Circuit”，
选择菜单栏中MaxwellCircuit→ExportNetlist命令，将文件保存为：
“WS5_BasicTransient_Circuit.sph”。
4.在Maxwell3D下设置外部激励
返回Maxwell窗口，在EditExternalCircuit对话框，单击Cancel，然后单击ImportCircuit，导入“WS5_BasicTransient_Circuit.sph”文件，单击OK按钮。
5.依次选择Maxwell3D→AnalyzeAll命令，此时程序开始计算。
（十）电压和电流图表显示（Results）
以前的设计仍将存在，但是电压图没有参考，因为输入电压没有被应用，而是从电路中接收到。
在Projectmanager中双击plot
（1）在Category中改变为NodeVoltage
（2）在Quantity中改变为NodeVoltage
（3）单击ApplyTrace按钮
（4）显示输入电压随时间变化的曲线图
3.Maxwell3D:
分析电机定子转子中的磁场和电流
计算如下图所示电机转子中的磁场分布，线圈激励采用脉冲波形。
（一）启动Maxwell并建立电磁分析
1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS15.0→Workbench15.0命令，启动ANSYSWorkbench15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的<按钮，将文件保存名为“rotationalactuator”。
3.双击Workbench平台左侧的Toolbox→AnalysisSystems→Maxwell3D此时在ProjectSchematic中出现电磁分析流程图。
4.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。
在Maxwell软件界面可以完成有限元分析的流程操作。
5.选择菜单栏中Maxwell3D→SolutionType命令，弹出SolutionType对话框
（1）Magnetic:
Transient
（2）单击OK按钮
6.依次单击Modeler→Units选项，弹出SetModelUnits对话框，将单位设置成mm，并单击OK按钮。
（二）建立几何模型
1.创建定子外磁路
（1）依次单击Draw→Cylinder命令
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键；
在相对坐标栏中输入：
dX=104.5，dY=0，dZ=25.4，并按Enter键
（2）单击几何实体，左侧弹出属性对话框，在对话框中填入以下内容：
a.Name:
Outer_arm
b.Color:
red
c.其余保持默认值
（3）选中Outer_arm几何，CTRL+C，CTRL+V，得到第2个圆柱模型
a.Name:
Cylindertool
b.Radius:
83.1mm
c.其余保持默认值
（4）选中Outer_arm和Cylindertool，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命令，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
a.在BlankParts中选中Outer_arm实体
b.在ToolParts中选中Cylindertool实体
c.单击OK按钮
2.创建定子上的两磁极
（1）依次单击Draw→Box命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=-13.9，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=27.8，dY=-40，dZ=25.4，并按Enter键
（2）选中该Box几何体，选择菜单栏中Edit→Arrange→Move命令
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=0，dY=-45，dZ=0，并按Enter键
（3）选择菜单栏中Edit→Duplicate→Mirror命令
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=0，dY=1，dZ=0，并按Enter键
（4）选中Outer_arm和2个Box模型，选择菜单栏中Modeler→Boolean→Unite命令
（5）依次单击Draw→Cylinder命令，创建圆柱体
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=53.75，dY=0，dZ=25.4，并按Enter键
（5）选中Outer_arm和Cylinder1，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命令，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
a.在BlankParts中选中Outer_arm实体
b.在ToolParts中选中Cylinder1实体
c.单击OK按钮
3.创建转子
（1）依次单击Draw→Cylinder命令，创建圆柱体
在绝对坐标栏中输入：
X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=25.4，dY=0，dZ=
升级会员 