Ansys Maxwell使用技巧

1、回到原点

点击Fit All

2、长方体做差

选中两个长方体， 点击Subtracct，就可以得到一个镂空的绕组。

3、电感仿真步骤

3.1 画磁芯

3.2 画绕组

 3.3 加激励

选择截面积-右键绕组-Edit-Surface-Section-YZ

 选择一个截面添加电流激励

3.4选材料 

绕组一般是copper铜，铁芯一般是fe

 3.5 添加边界

3.6 求解设置

3.7 求解资源分配 

4、 选择物体

 5、绘制绕组

PolygonSegments：正多边形

PolygonRadius：截面半径

SStartHelixRadius：绕制半径

RadiusChange：半径增长

Pitch：节距

SegmentsPerTurn：一圈多少段

注：平面绕组半径有增长。

6、求解器类型

6.1 静磁场

        用于分析由恒定电流、恒定电压、永磁体等恒定激励源引起的恒定磁场，可以对线性和非线性材料进行分析，也可以用来分析各向异性材料。可计算磁感应强度、电流密度、磁场强度、磁场力、转矩、电感和储能等。

6.1.1 2D

激励产生：

1. 永磁体
2. 稳态直流电流
3. 外加电压
4. 运动导体
5. 外加静态磁场

        不考虑随时间变化效应，如涡流

        可以模拟各种饱和非饱和的磁性材料和永磁体。

6.1.2 3D

        使用棱边法，以剖分单元边上待求量为自由度求解。

  分析永磁材料，对于永磁体，使用等效面电流或体电流法。

对于各向异性的到此裁量，静磁场处理成相对磁导率张量形式

        通过三个方向来处理各向异性。 

         磁场强度H：

        Hp为四面体剖分六条边上的的磁场强度，Hc是永磁体上的磁场强度 fei是标量磁位。

        四面体的待求量，四个四面体四个顶点上的标量磁位，6个是四面体六条边上的磁感应强度，采用二次插值逼近单个剖分单元内的场量。

6.2 涡流场

        用于分析涡流、集肤效应、邻近效应影响的系统，求解范围为0-百MHz，能计算损耗、铁损、力、转矩、电感、储能。用于分析导体中的涡流分布、三维正弦电磁场特征。

        3D计算中采用棱边法，将四面体单元棱边上的场量作为待求自由度。永磁体不能在涡流场中使用。满足：

        十个自由量待求：四个标量顶点电位，棱边矢量磁场。

        在导体区域使用公式2求解，T是棱边元上的矢量电位 T-Ω算法：在四面体十个自由度的基础上添加矢量电位自由度，导电区域与非导电区域的交界面上的矢量点位T切向分量为0。 

6.3 瞬态磁场

        用于求解涉及到运动和任意波形的电压、电流源激励的设备。能同时求解磁场、电路及运动等强耦合方程。

6.3.1 2D

        1、对特定时间周期内的磁场情况、能量、力、力矩、焦耳损耗、铁耗、各变化时间步长内的刺痛分布情况进行分析。

        2、求解电压、电流源激励为非正弦，或模型中 存在运动状态的情况。

        方便求解---任意波形电压、电流以及直线和旋转运动问题（电动机、断路器、轴承）

        求解磁路、电路以及运动等强耦合的方程。

6.3.2 3D

       T-Ω算法，但是可以采用局部剖分发计算三维瞬态运动，低频瞬态磁场，麦克斯韦方程组：

         化简得：

         求解三维瞬态磁场时，其棱边上的矢量位自由度采用一阶元计算，节点上的标量位自由度采用二阶元计算。

        在三维瞬态磁场中，可以调用电压源或电流源作为模型激励源，而绕组又分为两种，一种是绞线型绕组，一种是实体绕组。
        对于绞线型绕组，因其电阻值是一个集中参数，所以在外加电压源的时候可以直接由电压源和直流电阻计算得到电流的数值，

        对于实体线圈，因为其电阻值与频率、材料等有关，所以该电阻也称作交流电阻。
        在对实体线圈施加电压源的时候其交流电阻值并不知道，ANSYS 是先按照下式进行计算:

         其中J时第i个回路上的电密。

        变化的磁场需要计算绕组反电动势，

        瞬态含义：

1. 瞬态的电磁过程
2. 瞬态的机械过程

        处理机械瞬态需要引入对位移或角度的离散计算，对于非线性的处理采用Newton-Raphson算法。

6.4 静电场

        用于分析由静止电荷、直流电压引起的静电场。该模块计算标量电位，得到电场强度E、电位移矢量D、电场力F、电场能量、转矩、电容值等，用于分析直流高压绝缘问题，电容储能问题。

6.4.1 2D

        电荷作为源，在其周围产生电场，通过电场给其他电荷作用力。

        静电场满足泊松方程+拉普拉斯方程，静电场边值问题的定解问题就是泊松方程或拉普拉斯方程满足定解边界条件时的解。

        求解计算以下典型物理量：

1. 电场
2. 电流密度
3. 电荷密度
4. 传导焦耳热

        应用：汇流条、熔丝、传输线。

6.4.2 基础

        麦克斯韦方程组及本构关系

        矢量场的旋度为0->标量场的梯度。标量电势。

        有： 

         此方程式时Maxwell 2D静电场求解器进行有限元求解使用的基本方程。

6.5 交变电场

使用较少-相当于静电场的子程序

6.6 直流传导电场

使用较少-相当于静电场的子程序

7、有限元分析的基本原理

        分析步骤：

1. 对求解区域（连续场）离散化，分割成许多的小区域，这些区域为“单元”或“有限元”
2. 加入相应的边界条件建立每个单元的微分方程。
3. 组合求解，单元数越多有限元的解越趋近实际解。

8、隐藏网格

        view-Grid setting-Grid visibility-Hide        

9、分析电感网络

        添加激励的时候需要先添加Winding，然后添加coil激励。