Maxwell基础教程仿真实例.docx
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Maxwell基础教程仿真实例.docx
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Maxwell基础教程仿真实例
说明:
部分操作因版本不同存在差异
1.静电场问题实例:
平板电容器电容计算仿真
平板电容器模型描述:
上下两极板尺寸:
25mm<25mm<2mn,材料:
pec(理想导体)介质尺寸:
25mm<25mm 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') 选择求解器类型: Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic(静电的)创建下极板六面体 Draw>Box(创建下极板六面体) 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(设置材料为理想导体perfectconducto) 创建上极板六面体 Draw>Box(创建下极板六面体) 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(设置材料为理想导体perfectconducto) 创建中间的介质六面体 Draw>Box(创建下极板六面体) 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(设置材料为云母mica,也可以根据实际情况设置新材料)创建计算区域(Region) PaddingPercentage0% 忽略电场的边缘效应(fringingeffect) 电容器中电场分布的边缘效应 2.设置激励(AssignExcitation) 选中上极板UpPlate, Maxwell3D>Excitations>Assign(计划,分配)>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(矩阵)>Voltage1,Voltage2 4.设置自适应计算参数(CreateAnalysisSetup Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup 最大迭代次数: Maximumnumberofpasses>10 误差要求: PercentError>1% 每次迭代加密剖分单元比例: RefinementperPass>50% 5.Check&Run 6.查看结果 Maxwell3D>Reselts>Solutiondata>Matrix电容值: 31.543pF E[5」 ■l -0«汕||4』 昌.0如E43 1! 皿鮎・4勺 I品僵用證福的 I I*的理自曲, I■㈣%®3 I目 I*盯伽删3 *药直蜃 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(传导)) 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J0DCconduction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(重复)>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 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(设置材料为铜) 创建导体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(设置材料为铜) 创建导体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 创建导体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(设置材料为铜) 创建计算区域(Region) PaddingPercentage10% 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 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导体的下列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maximumnumberofelements10000(设置剖分单元的最大数量) 4.设置自适应计算参数(CreateAnalysisSetupMaxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetupDefault 5.Check&Run 6.后处理 绘出导体中的电流流向图选中所有导体 Maxwell3D>Fields>Fields>J>J_Vector 调节矢量箭头尺寸一 l[A/nA2j 札15皿』" 人錚应■别P 电.叱 \说W珂祁工U雲IIP■s.HKOc^aB? I.WMII7 THZr-CeHiBa V医iCCEjfREJ 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。 1.建模(Model) Project>InsertMaxwell3DDesign File>Saveas>Magnetostatic(静磁)(工程命名为“Magnetostatic”)选择求解器类型: Maxwell>SolutionType>Electric>Magnetostatic创建线圈 Draw>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: (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(线圈) 选中Coil Draw>Sweep>AroundAxis(设置如下) AssignMaterial>copper(设置材料为铜) 创建永磁体模型 Draw>Box(创建下极板六面体) 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(磁铁) AssignMaterial>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 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” 旋转线圈和激励电流加载面 选中Coil和Section1 创建计算区域(Region) Draw>Region PaddingPercentage100% 2.设置激励(AssignExcitation)选中线圈截面: Section1 Maxwell3D>Excitations>Assign>Current Name: Current1 Value: 100 Type: Stranded(链) 3.设置计算参数(AssignExecutiveParamete)选中Magnet Maxwell3D>Parameters>Assign>Torque Name: Torque1 Type: Virtual Axis: Global: : Z,Positive 4.设置自适应计算参数(CreateAnalysisSetup Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup 最大迭代次数: Maximumnumberofpasses: 15 误差要求: PercentError: 1% 每次迭代加密剖分单元比例: RefinementperPass: 30% 5.Check&Run 6.查看结果 Maxwell3D>Reselts>Solutiondata>Torque力矩: -2.9288E-005(N•m) XOY平面磁场强度幅值分布图 KT *二二■二■二■z I I IL41 Ih■■■bJL*.dal IS尉: XOY平面磁场强度方向矢量图 UI9 3L佃“囲 1 J v.Wrtti 4.参数扫描问题实例: 恒定磁场力矩计算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。 1.建模(Model) Project>InsertMaxwell3DDesign File>Saveas>Parametric(工程命名为“Parametric”)选择求解器类型: Maxwell>SolutionType>Magnetostatic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)mmAxis(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 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)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” PiupciLji^.TroiimiriyCkdubramcILrit.=MeucwuIIDc^ign13Dhtodclei Name Value Lhd EvaLiat&dValue [DEserptian Gommaincl CreaieBox GIPtHI Posilon -Q5.-C.5.D mm ■0.5mm.-05fiim.Ornmi 题& 1 mm 1mm vS«e 1 mm lmn» ZSne SluqHeiaft 1mm ・l ~~Shaw\fddern 将六面体重命名为Slug AssignMaterial>iron(设置材料为iron) 创建计算区域(Region) Draw>Region PaddingPercentage200% 创建激励电流加载面(CreateSectior) 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” 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(AssignExecutiveParamete)选中Slug(弹头) Maxwell3D>Parameters>Assign>Force Name: Force1 Type: Virtual 4.设置自适应计算参数(CreateAnalysisSetupMaxwell3D>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% 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 AlIJ/EdllJuji Contes aceCalculationELaixge ReportTfl? e: SoJluzion: jMagHfitoGtatle■| |sotupl7LjiflzAdap^i^~ CaloJationExpressian;Foke_mag Rance Fjorhim Paiahicier;Furuel CoHeyuy: Vanalbtes Output刊讪店 runtliun.; Force Design Quciitty; ate 3CQS 4CQ5b □ng.ang_rad 3tn wnh Atnatarti OutputIfanabes...I UpdateCacuhtion AddC^lcjIaUor 点击AddCalculations Setupl出现在SetupSweepAnalysiS菜单中点击Done 在Options子菜单中 选中如下设置 SweepDeftnibcns|Table]General|CalculatensOpiians 两SaveFieldsAndMesh 何Copy^eomeiricaiiyequivalentmeshes “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 右键点击ParametricSetup1 选择ViewAnalysisResult 在ProjectManager窗口 右键点击CreateReport 设置参数如下: FitldsReport DeleteA_JLKepcxris CreateReport Rectan^ularPlot Dat«Tablg 3Ef.aetukffjJLarPlot 100 Kepprt: PrpjectJ-IasT? I13PP^«xgn1-WarReport-NewTxace(sj Context 刃戍|s*tt|pl! LjstAdatti^e二|Parameter: 冋⑹匚| Tr^ct FoLniLias y-ForcG_nnag —Zl gangs Fuicio-i.., UpdjjteReport R? tealtime ®tput粘帖bles...uttions,., 点击NewReport Cdagny;! VdrldblesuiutputWariahe主 l-orc* Design Quantity: Function: Nftwreport Apply1旧oe|A^dlrace 2ucXYPfotlSOOD-E 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) 1.建模(Model) Project>InsertMaxwell3DDesign File>Saveas>Inductanee(工程命名为“Inductanc6‘)选择求解器类型: Maxwell>SolutionType>Magnetostatic改变作图单位Modeler>Units>SelectUnits: in(inches) 创建变压器铁芯框架 Draw>Box Position: (-1,-6,0) Box尺寸: (XSize,丫Size,ZSize)>(2,12,10) Draw>Box Position: (-1,1,2) Box尺寸: (XSize,丫Size,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(创建Gap(缺口)) Fam* Vilut Vmt Xv
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- Maxwell 基础教程 仿真 实例
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