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<2mm材料：

pec（理想导体）介质尺寸：

25mm<25mm<1mm材料：

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

as>PlanarCap（工程命名为“PlanarCap）

选择求解器类型：

Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic（静电的）shxsB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>5VG7Sjj。

选中下极板DownPlate,

Maxwell3D>Excitations>Assign>Voltage>0V

3.设置计算参数（AssignExecutiveParamete）

Maxwell3D>Parameters>Assign>Matrix（矩阵）>Voltage1,Voltage2Y8Rps

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

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2.恒定电场问题实例：

导体中的电流仿真

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））hE2TG

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J0xkj2k。

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

a

1.建模（Model）

Project>InsertMaxwell3DDesign

as>PlanarCap（工程命名为“DCConduction”）

选择求解器类型：

Maxwell>SolutionType>Electric>DCConductionsWRc。

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）>（0.2,220.2）

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>DupIicate>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>LengthBase^byb。

不选Restrictlengthofelements

选中Restrictthenumberofelements

输入maximumnumberofelements10000（设置剖分单元的最大数量）

ElcurntLengthDa-sedReflEueaciit

-Lsn^h卅

iriit^trCtLcingihci匚omenti厂

MdMrrLfnLcnjlhcfxlcricnt?

:

In~□

harbercfElpncnb

thehufrbe-ofElememsP

MiHinum■^u（nb«rolEsmantr

|llOCO

DK

4.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetupMaxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetupDefault

5.Check&Run6.后处理

绘出导体中的电流流向图选中所有导体

Maxwell3D>Fields>Fields>J>JVector

调节矢量箭头尺寸

IftC-enadtartidnjluv^l1

LDC-cDnd[ic:

li

气pplq^v--

厂Lute

140.1

'la■d・r

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。

Coil

Current

1.建模（Model）

Project>InsertMaxwell3DDesign

as>Magnetostatic（静磁）（工程命名为“Magnetostatic）

选择求解器类型：

Maxwell>SolutionType>Electric>MagnetostatiCMB9Ps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）

SweepAroundAxis

SweepQM3.

rYrz

Angledisvjeep-

牌D

peg

Draftangls'

P

二J

□raftlype-

|Rourtd

NumharaFB-Egment^.

1OK

1

Cancel1

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）

抠Tift/EditVateri^l

V/dcla-tKk-aicnd

[CalizijlabPifur

II]匚涉《lI

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“SectionT

旋转线圈和激励电流加载面

选中Coil和Section1

Rotate

AnglE.

OK

Cancel

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>TorqueName:

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&Run6.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

AIILllbh'libem^llrIiLEJa®器二害律■二咒一席雷囂豐駕EjjZE

III-JptL'-JJL1In-rb

H：

和•宀

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XOY平面磁场强度方向矢量图

hij

F

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II1Si：

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1.71.G

a.HTUb-HI

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

as>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

Polyhedron2

多边形边数：

NumberofSegments:

36将多边形重命名为

创建线圈

Polyhedron2

>Boolean>Subtract（减去）

选中Polyhedron1.Modeler（建模）

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”

Mane

Conrr.sndCocftfnaltS卿V-nPjbilOll

XSiievSk«

ZSkie

；\/alua

CrtjyieBoMjlotwl

05,.专杰』

SiuflHeight

liLilt]EvaualBd'Value[DeacriltGn

inn'■C5iiiifii.-Cl5inm.ainullmmIrrm

mmimn

imn

厂ShowIiddsn

MdVariable

Name[siugHeight

Definevariablevaluewithunrts：

"1mm"

OK

<•LoCL?

.!

vJi'Inail_：

Cancel

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（CreateSection）

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“SectionT

2.设置激励（AssignExcitation）

选中线圈截面：

Section1

Maxwell3D>Excitations>Assign>Current

CiirTftTitEirritat1rn

General|Defaults|

Kant：

ICurreiktl

V*luc:

lAmpTumz

Type:

rS^lid凱遷

■■■■'■!

!

■—■—lIlH

Direction

UseDefaults

确定I取冷II

Value:

AmpTurns

Type:

Stranded（线形激励电流）

AddVariable

Name|AinpTurns

Definevariablevaluewithunits:

"1mm"

LocalVariable

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（CreateAnalysisSetup

Maxwell3D>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二0.5

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.

aad/BditSweep区）

V■勿希IrIAucTums二J

FSinglevalue

VaiaWc

Coiiripl

Slughei^t

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点击Calculations子菜单点击SetuPCalculations

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Setup1出现在SetupSweepAnalysiS菜单中点击Done在Options子菜单中

选中如下设置

臣SaveFieldsAndMesh

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VjCopygeomelricaliyequivalentmeshes：

H■******■■■■■■■■■■■■*■■BM■■■■■■■■■■■■■MMB■■■

“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。

F6Uu2

“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。

8V6Y0O

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

胡—二團®

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