Ansoft_Maxwell 简介.ppt

3 AnsoftMaxwell简介 徐征重庆大学 Ansoft公司的Maxwell是一个功能强大 结果精确 易于使用的二维 三维电磁场有限元分析软件 包括静电场 静磁场 时变电场 时变磁场 涡流场 瞬态场和温度场计算等 可以用来分析电机 传感器 变压器 永磁设备 激励器等电磁装置的静态 稳态 瞬态 正常工况和故障工况的特性 AnsoftMaxwell Maxwell还可产生高精度的等效电路模型以供Ansoft的SIMPLORER模块和其它电路分析工具调用 三维静电场分析 3DElectrostaticField 用于分析由静止电荷 直流电压引起的静电场 该模块直接计算标量电位 得到电场强度 E 电位移矢量 D 电场力 电场能量 转矩 电容值等 可用于分析直流高压绝缘问题 电容器储能问题等 三维直流磁场分析 3DDCMagnetic 用于分析由恒定电流 永磁体及外部激磁引起的磁场 该模块可计算磁场强度 H 电流密度 J 磁感应强度 B 磁场力 磁场能量 转矩 电感等 可用于分析直流载流线圈磁场 永磁体产生磁场等 涡流场分析 EddyCurrentField 用于分析受涡流 集肤效应 邻近效应影响的系统 它求解的频率范围可以从 到数百兆赫兹 能够计算损耗 铁损 力 转矩 电感与储能 可用于分析导体中的涡流分布 三维正弦电磁场特性等 用于求解某些涉及到运动和任意波形的电压 电流源激励的设备 该模块能同时求解磁场 电路及运动等强耦合的方程 因而可轻而易举地解决上述装置的性能分析问题 瞬态场 TransientField Ansoft仿真步骤 建模 设置材料属性 电导率 介电常数 磁导率等 设置激励源和边界条件 自适应网格剖分 后处理 有限元计算 选择求解器类型 Ansoft的自适应网格剖分 在几何结构突变处 计算场量变化大处 剖分网格加密 其他部位较稀疏 这样既保证计算精度 也保证了计算速度 Ansoft的自适应有限元计算 误差分析 两种误差 EnergyError DeltaEnergy EnergyError 能量误差 以磁场问题为例 计算场量H 电流密度JC 计算源电流密度JS与JC的差 计算由产生的能量 计算由JS产生的能量 EnergyError DeltaEnergy 迭代能量误差变化量 若当前迭代次数i 1次 DeltaEnergy 第i 1次EnergyError 第i次EnergyError 迭代停止条件 两种条件 Ansoft的自适应有限元计算 1 Maximumnumberofpasses 2 Percenterror 设定误差 EnergyError和DeltaEnergy都要小于Percenterror 最大允许迭代次数 两种条件满足其一 计算停止 加密剖分原则 将具有更高能量误差的单元进行加密 每次加密比例 系统默认30 Ansoft分析实例一 同轴电缆 同轴电缆 尺寸 长25mm 内芯半径0 6mm 外屏蔽层外半径1 2mm 外屏蔽层厚度0 2mm 内芯和外屏蔽层材料 铜两层之间介质 空气内芯电压 1kV 外屏蔽层电压1kV 1 建模 建立工程 Project InsertMaxwell3DDesign 选择求解器类型 Maxwell3D SolutionType Electrostatic 内芯建模 Draw Cylinder输入内芯底面圆心坐标 0 0 4 mm输入内芯半径 dy 0 6mm输入内芯长度 dz 25mm 圆心坐标 内芯半径 内芯长度 2 设置材料属性 双击 双击改名 Inner 单击设置材料 copper 单击改模型颜色 继续建模 绘制外层屏蔽层模型 选中已建立的Inner模型 Ctrl C Ctrl V 双击修改模型尺寸 同理 建立第3个圆柱体 半径改为1mm 命名为Air 材料 vacuum 建立第2个圆柱体 命名为Outer 材料 Copper 从Outer模型中减去Air模型 得到外层屏蔽层模型 继续建模 绘制外层屏蔽层模型 从Outer模型中减去Air模型 得到外层屏蔽层模型 选中Outer模型和Air模型 Edit Select ByName Shift 鼠标左键 继续建模 绘制外层屏蔽层模型 从Outer模型中减去Air模型 得到外层屏蔽层模型 Modeler Boolean Subtract BlankParts Outer ToolParts Air 建模完毕 3 设置激励源 激励源 内芯电压 1kV 外屏蔽层电压1kV 选中Inner模型 设置电压 1kV Maxwell3D Excitations Assign Voltage 选中Outer模型 设置电压1kV 4 设置计算参数 可选 计算参数 Force 力 虚位移法 Torque 转矩 Matrix 矩阵参数 对于静电场问题 部分电容参数矩阵 计算电容值 Maxwell3D Parameters Assign Matrix 部分电容 静电独立系统 D线从这个系统中的带电体发出 并终止于该系统中的其余带电体 与外界无任何联系 即系统中 总净电荷为0 CapacitanceMatrix部分电容矩阵 4导体静电独立系统 4 设置计算参数 可选 Maxwell3D Parameters Assign Force Virtualforce 计算内芯受力 选中Inner模型 5 设置自适应求解器收敛判据 Maxwell3D AnalysisSetup AddSolutionSetup 最大迭代循环次数 10 误差 5 每次迭代加密剖分比例 50 6 检验所有设置是否正确 单击 7 求解 单击 8 查看收敛结果 Maxwell3D Results SolutionData 电场力 收敛特性 电容矩阵 9 后处理 在直接计算量的基础上得到间接计算量 将结果以图形的形式显示 显示横截面电场幅值分布图 在historytree窗口中选中Plane Global XY 在Projectmanage窗口中FieldOverlays 右键单击Fields E Mag E 显示横截面电场矢量图 在Projectmanage窗口中FieldOverlays 右键单击Fields E E Vector 在historytree窗口中选中Plane Global XY 9 后处理 显示剖分结果图 在Projectmanage窗口中FieldOverlays 右键单击Fields PlotMesh 选中模型Inner Outer 9 后处理 导出电场强度E的数据 1 Maxwell3D Fields Calculator 2 Quantity E 3 Geometry Allobjects 4 Domain 导出电场强度E的数据 5 Export 数据保存路径 英文目录可用写字板打开 导出电场强度E的数据 GridOutputMin 0 002 0 0020 Max 0 0020 0020 001 GridSize 0 00010 00010 001 Vectordata Domain Volume AllObjects 2 00000