Maxwell瞬态场仿真实例Word下载.docx
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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,导体不同面上的电压
(2)CurrentExcitations,施加在导体表面的电流
(3)Sink(汇),一种吸收电流的设置,确保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
DCconduction求解器:
不计算导体外的电场,计算时,不考虑材料的介电常数参数。
例:
绘出如下图所示导体结构中的电流流向图
1.建模(Model)
Project>
InsertMaxwell3DDesign
File>
Saveas>
PlanarCap(工程命名为“DCConduction”)
选择求解器类型:
Maxwell>
SolutionType>
Electric>
DCConduction
创建导体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(设置材料为铜)
创建另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(包括原导体)
创建导体Conductor_4
(0.8,-1,0)
(0.2,2.2,0.2)
将六面体重命名为Conductor_4
创建导体Conductor_5
(0.8,-0.4,0)
(-1.2,0.2,0.2)
将六面体重命名为Conductor_5
创建导体Conductor_6
SelectConductor_5
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:
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
创建导体Conductor_7
(-0.4,0.6,0)
(-0.4,-1.2,0.2)
将六面体重命名为Conductor_sink
创建计算区域(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
选中如下图所示6个面
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导体的下列2侧面
Sink
3.设置剖分操作(AssignMeshOperations)
选中所有物体,Ctrl+A
Meshoperations>
Assign>
InsideSelection>
LengthBased
不选Restrictlengthofelements
选中Restrictthenumberofelements
输入maximumnumberofelements:
10000(设置剖分单元的最大数量)
Default
6.后处理
绘出导体中的电流流向图
选中所有导体
Fields>
J>
J_Vector
调节矢量箭头尺寸
3.恒定磁场问题实例:
恒定磁场力矩计算
计算如下图所示永磁体模块在线圈磁场中所受力矩。
Magnetostatic(工程命名为“Magnetostatic”)
Magnetostatic
创建线圈
RegularPolygon(创建线圈横截面)
中心点坐标:
(X,Y,Z)>
(0,5,0)
设置截面半径:
(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
Sweep>
AroundAxis(设置如下)
copper(设置材料为铜)
创建永磁体模型
Box(创建下极板六面体)
(-3,-0.5,-0.5)
(6,1,1)
将六面体重命名为Magnet
NdFe35(设置材料为NdFe35铷铁硼材料)
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)
创建激励电流加载面(CreateSection)
SelectCoil
Modeler>
Surface>
Section
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”
旋转线圈和激励电流加载面
选中Coil和Section1
Region
100%
选中线圈截面:
Section1
Current
Name:
Current1
Value:
100
Type:
Stranded
选中Magnet
Torque
Torque1
Virtual
Axis:
Global:
:
Z,Positive
Maximumnumberofpasses:
15
PercentError:
1%
RefinementperPass:
30%
Torque
力矩:
-2.9288E-005(N·
m)
XOY平面磁场强度幅值分布图
XOY平面磁场强度方向矢量图
4.参数扫描问题实例:
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。
Parametric(工程命名为“Parametric”)
创建线圈
RegularPolyhedron(创建多边形柱体1)
CenterPosition(中心点坐标):
(0,0,0)mm
StartPosition(起点坐标):
(1.25,0,0)mm
Axis(对称轴):
Z
Height(柱体高度):
0.8mm
多边形边数:
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
(1,0,0)mm
将多边形重命名为Polyhedron2
选中Polyhedron1,Polyhedron2
Subtract
BlankPark:
Polyhedron1
ToolPark:
Polyhedron2
将Polyhedron1重命名为Coil
创建铁块模型
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
iron(设置材料为iron)
200%
SectionPlane:
YZ平面
AmpTurns
Stranded(线形激励电流)
选中Slug
Force
Force1
5
5.创建参数扫描设置
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
AmpTurns(设置安匝数的扫描)
Start=100,Stop=200,Step=50
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。
5.Check
6.计算
在ProjectManager窗口
Optimetrics
右键点击ParametricSetup1
选择Analyze
7.查看结果
选择ViewAnalysisResult
右键点击CreateReport
设置参数如下:
点击NewReport
5.恒定磁场实例:
三相变压器电感计算
计算如下图所示变压器绕组的电感。
(学习半对称模型的使用half-symmetry)
Inductance(工程命名为“Inductance”)
改变作图单位Modeler>
Units>
SelectUnits:
in(inches)
创建变压器铁芯框架
Position:
(-1,-6,0)
Box尺寸:
(XSize,YSize,ZSize)>
(2,12,10)
(-1,1,2)
(2,3,6)
选中Box2
AroundAxis
Z
Angle:
180deg
Totalnumber:
2
选中Box1,Box2,Box2_1
BlankParts:
Box1
ToolParts:
Box2,Box2_1
不要选:
“Clonetoolobjectsbeforesubtracting”
Box(创建Gap)
选中Box1,Box3
Box3
选中Box1
SeparateBodies
将分离后的模型分别重命名为:
“Core_E”(原Box1)和“Core_I”
将两者的材料重设为:
“steel_1008”
GridPlane>
YZ
Rectangle
设置如下:
XY
选中Rectangle2
DeleteLastOperation(形成Rectangle1围绕的轨迹)
选中Rectangle1,Rectangle2
AlongPath
Angleoftwist:
0deg
DraftAngle:
Drafttype:
Round
选中Rectangle1
AlongLine
(0,0,0)
(0,0,1.925)
TotalNumber:
3
选中Rectangle1,Rectangle1_1,Rectangle1_2
(0,5,0)
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
将右边柱上线圈重命名为:
Coil_right,Coil_right_1,Coil_right_2
将所有Coil的材料改为Copper
选中所有线圈
选中YZ平面
Delete(删除多余的面)
将左边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
将右边柱上的截面命名为:
Section7,Section8,Section9
选中左边柱上线圈截面:
PhaseA
-0.5*Mag
确认,弹出AddVariable窗口
Variable:
Mag>
Value:
30A
选中中间柱上线圈截面:
PhaseB
Mag
选中右边柱上线圈截面:
Section7,Section8,Section9
PhaseC
3.设置自适应计算参数(CreateAnalysisSetup)
设置非线性残差:
nonlinearresidual:
0.001
4.设置计算参数(AssignExecutiveParameter)
设置参数Matrix1
弹出Matrix窗口
在Setup子菜单下,include栏中确认打钩
在PostProcessing子菜单下,Turns栏中全部改为30
选中PhaseA_1,PhaseA_2,PhaseA_3
点击按键:
Group->
将Group名改为PhaseA
选中PhaseB_1,PhaseB_2,PhaseB_3
将Group名改为PhaseB
选中PhaseC_1,PhaseC_2,PhaseC_3
将Group名改为PhaseC
如下图所示:
每个线圈有30匝,在同一个柱上的3个线圈是串联连接。
设置参数Matrix2
在PostProcessing子菜单下,Turns栏中全部改为15
Branches全部改为3
每
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- Maxwell 瞬态 仿真 实例