Maxwell使用要点.docx

Maxwell使用要点.docx

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Maxwell使用要点

2015-3-26

一、安装

不要采用中文文件夹。

二、Maxwell环境内建模

1、在Maxwell环境内只能画直线、圆弧、圆等简单形状。

2、由线构造面

（1）构成面域的多个线段须闭合，形成面域的边界

闭合边界

（2）如果该闭合边界的线段是由多个线段组成，则须线合并成一体，然后转换成面域。

合并成一体：

选中所有线段àModeleràBooleanàUnite

转换成面域：

选中所有线段àModeleràSurfaceàCoverLines

由多个线段构成 Unite成一体 Cover成面域

三、AutoCAD建模后导入Maxwell

1、在AutoCAD建模时，定转子圆心应取（0,0）点。

如果模型不在（0,0）点，应采用带基点复制的方法，将模型的圆心移至（0,0）。

2、各个面域须自行封闭。

3、模型转换成面域。

建模时，须保证构成面域的边界是可靠连接的。

然后

绘图à面域，选择模型，按回车键，将所绘制的模型转换成面域。

转换成面域后，可以通过鼠标移动，删除、Undo，来检查模型的正确性。

4、输出.sat格式模型文件

文件à输出，选择ACIS（*.sat）文件类型，取合适的文件名，点击“保存”，框选要输出的模型，回车。

此时.sat文件已经保存，可以在相应文件夹找到.sat文件。

5、将.sat模型导入Maxwell

ModeleràImport，找到已输出的.sat文件，点击“打开”，则可输入有限元模型。

6、有限元模型可以一次性建模输入，也可以将各零件分别建模、转换.sat、分别输入。

四、Maxwell前处理及求解设置

1、选择模型的每一面域，修改其名称和颜色。

首先需正确对绕组分相

2、将属于同一类的面域合并，以便施加励磁、材料，提高工作效率。

按住Ctrl键，选中需要合并的各个面域，ModeleràBooleanàUnite

3、建立磁钢、冲片等材料。

（1）准备磁钢材料的Br、Hc，冲片材料的B-H曲线。

B-H曲线宜用记事本等编辑器，按要求的格式，输入磁化曲线数据，保存为.bh后缀名文件。

磁化曲线格式为：

（2）鼠标右键点击Materials，选择EditLibrary…打开材料库

A、添加B-H磁化曲线

在打开的材料窗体，点击AddMaterial…添加材料

在相对磁导率类型下拉列表选择“Nonlinear”，使得Value出现“B-HCurve…”按钮

点击按钮进入B-H曲线输入窗体。

点击“ImportDataset…”查找并打开.bh曲线，观察曲线如果没有问题，则“OK”确定。

取合适的材料名称，点击“ValidateMaterial”验证，“OK”保存，完成冲片材料的建立。

B、添加磁钢材料

对钕铁硼和铁氧体之类磁钢，由于退磁曲线线性，只需要Br、Hc即可。

在材料库窗体选择一现有的磁钢材料，点击“CloneMaterial（s）”复制新磁钢。

在打开的磁钢属性窗体，点击窗体下方“CalculatePropertiesfor:

”，选择PermanentMagnet…，

在磁钢属性窗体输入正确的Br、Hc，注意Hc为负值，正确的Br、Hc应使得相对磁导率Mu为1左右。

a、如果采用径向充磁

应选择圆柱坐标系，对磁钢N极使R为1，S极使R为-1。

N、S极磁钢分别用不同的名称保存，例如保存N后，再Clone出S。

b、如果采用平行充磁

N、S磁钢的磁化方向可以通过局部坐标系设置，因此只需在直角坐标系保存一种材料。

4、施加材料

分别选择区域，按鼠标右键，在弹出的菜单选择AssignMaterial…，施加相应的材料。

5、施加边界条件

为选择拟施加边界条件的线段，应打开选择模式：

鼠标放置在上方工具栏，按鼠标右键，在弹出的菜单列表点击“2DModelerSelectionMode”，将选择模式放置到上方工具栏

点击Object，在下拉列表选择Edge，将选择模式切换为“边”，从而可以选择要施加边界条件的边。

按鼠标右键，在弹出的菜单选AssignBoundaryàVectorPotential，施加为第一类边界条件，A=0。

6、施加激磁

选择要施加激磁的绕组面域à按鼠标右键，在弹出的菜单选AssignExcitationàCurrent，施加激磁。

输入所选绕组面域的总安匝数（设本案例为静磁场），更改激磁的Name，注意电流方向。

电流方向可以由正负值确定，也可以由电流参考方向决定。

7、设置求解参数

A、设置转矩计算

选择要计算转矩的转子各面域，在工程树鼠标右键点击ParametersàAssignàTorque…，设置。

B、设置电感计算

在工程树鼠标右键点击ParametersàAssignàMatrix…，设置。

每个线圈由一进一出构成。

8、设置剖分参数

选择要设置剖分参数的面域，类似上述方法进行设置。

9、设置求解参数

选择Analysis，按鼠标右键，AddSolutionSetup…，新建一求解，并修改求解的收敛误差。

10、求解

选择所建的求解设置，按鼠标右键，Analyze求解

五、Maxwell后处理

1、查看磁力线

首先应查看磁力线分布情况，以确定计算是否正确。

Ctrl+A选择所求解的对象，鼠标右键点击FieldOverlaysà…àFlux_Lines

选择FluxLines，点击Done，显示磁力线分布图。

可以鼠标双击左侧颜色分级，设置磁极线分布的密度。

2、查看磁密分布

通过查看磁密分布，可以分析电机的铁心的饱和程度。

方法类似上述。

FieldOverlaysà…àMag_B

3、查看气隙磁场波形

1）Maxwell2D-->Fields-->Calculator打开计算器

2）Quantity选择B，UnitVec选择Normal，Dot运算

3）Add取名保存变量，例如Br

4）菜单Draw构造要画波形的线段、圆弧或圆

5）Results右键创建场图，弹出的窗体Geometry选择创建好的线段，物理量选择创建好的Br，NewReport创建波形图。

4、查看剖分网格

Ctrl+A选择所求解的对象，鼠标右键点击FieldOverlaysàPlotMesh…

5、查看计算的转矩、电感、磁链

鼠标右键点击Analysis的Setup，在弹出的菜单选择Solutions…，即可查看当前方案的计算结果。

切换电感为磁链，即可查看计算的磁链值。

六、提高

AnsoftMaxwell可以进行参数化计算、优化、瞬态分析等等。

1、参数化计算

以开关磁阻电机磁化特性求解为例。

为计算开关磁阻电机的性能，需要获取该电机的磁链曲线族特性，即不同转子位置和不同电流下的磁链曲线。

为此需以转子位置角度和励磁安匝为变量进行参数化计算。

A、建立励磁安匝求解变量NI

选中项目，鼠标右键弹出菜单，选择DesignProperties…，打开变量属性窗体。

在弹出的窗体点击“Add”，弹出变量输入窗，输入变量，注意设置单位。

确定。

B、建立转子位置角度求解变量angle

1）选中转子

2）在上方工具栏点击旋转命令

3）在弹出的旋转角度设置窗体，将角度数值修改为变量angle（变量名称可按自己习惯取），确定，给角度变量初值，例如0，确定。

C、建立参数化计算

选中Optimetrics，鼠标右键添加Parametric…

在弹出的窗体“Add”添加变量Sweep表格，确定。

变量计算范围根据需要设置。

切换到Calculations栏目，如图添加要计算的参数：

转矩和磁链，Done确定。

切换到Options栏目，勾选SaveFieldsAndMeshs，为以后查看求解的磁场分布和剖分网格做数据准备，这会占用一定的磁盘空间。

确定，完成参数化计算设置。

D、求解所建立的参数化方案

选中之前建立的参数化计算，鼠标右键，点击Analyze开始计算。

E、输出参数化计算结果

选中之前建立的参数化计算，鼠标右键，点击ViewAnalysisResult…。

在打开的窗体切换到Table格式，Export计算结果，保存为.csv格式。

用Execl打开锁保存的.csv文件，即可以在Excel里整理、完成磁化曲线族和转矩曲线族的作图。

2、多线程计算

1）重新运行安装包的Setup，InstallElectromagneticsRSM（不同版本名称或有差异，重要是RSM）。

2）安装结束后，计算机开始菜单à…，在ANSYS、Maxwell文件夹找到RegisterwithRSM，点击自动注册RSM。

3）以计算机名称，根据计算机线程数，添加计算线程。

4）选择刚才建立分布式计算（假设名称为DMA），即可以开始多线程的分布式计算。