电磁学课程设计Word文件下载.docx
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它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献。
图2.2MaxWell的开启界面
3.模型的建立:
1.建模（Model）
Project>
InsertMaxwell3DDesign
File>
Saveas>
Dipoleantenna（工程命名为“Dipoleantenna”）
选择求解器类型：
Maxwell>
SolutionType>
Eddycurrent
设置几何尺寸单位：
Modeler>
Units>
SelectUnits:
m（meters）（图01）
创建线圈
Draw>
Torus
中心点：
（0,0,0）
输入线圈的内径：
（0.0095,0,0）
输入线圈的外径：
（0.001,0,0）
将材料设置为Copper
重命名为：
coil（图02）
创建计算区域Region
Sphere
输入球形计算区域的半径：
（0.06,0,0）
材料设为vacuum（图03）
创建激励电流加载面（CreateSection）
Selectcoil
Surface>
Section
SectionPlane:
YZ平面
Boolean>
SeparateBodies（分离两Section面）
Del删除1个截面
将剩下的1个截面重命名为“current”（图04）
2.设置激励（AssignExcitation）
选中线圈截面：
current
Maxwell3D>
Excitations>
Assign>
Current
Value:
0.5
Type:
soild（图05）
设置涡流效应和位移电流存在区域
SetEddyEffects
设置如下图：
设置辐射边界RadiationBoundary
关于辐射边界的一些基本知识：
1．辐射边界在仿真电磁场开域问题时使用，辐射边界可完全吸收该
边界所包围区域内向外辐射的电磁波，不会造成电磁波的反射。
2．辐射边界只在涡流求解器中使用。
3．辐射边界必须与位移电流（Displacementcurrent）设置同时使用。
4．辐射边界一般都设为球形（也可以是其他形状），辐射边界到辐
射源的距离一般大于电磁波波长的1/4。
在天线的辐射问题中，一般习惯将研究目标或区域的尺寸表示为电磁
波波长（l，lambda）的函数。
将region的半径表示为l的函数
选中Region下的Createsphere
将半径radius改为：
lambda/4+0.01（m）
添加变量lambda的定义为：
c0/frequ
这里c0表示真空中的光速
添加变量frequ的定义为：
1.5GHz（图06）
按f键，改为面选择
选中Region的外表面
Boundaries>
Radiation…（图07）
设置表面剖分的近似原则
选中外表面
MeshOperations>
SurfaceApproximation…
Maximumsurfacedeviation：
ignore
Setmaximumnormaldeviation（angle）：
15deg
Setaspectratio：
10（图08）
Maximumsurfacedeviation
表面偏差距离：
模型的剖分三角平面与真实表面之间的距离
若模型真实表面是平面，则表面偏差距离为0。
Maximumnormaldeviation
模型的剖分三角平面与真实表面的法向分量之间的夹角。
Aspectratio
剖分三角单元的Aspectratio是指三角单元的外接圆半径与三角形内
径的比值。
若该参数为1，表示三角单元为等边三角形。
对于平面剖分，Aspectratio的设置下限为4，对于曲面剖分，Aspectratio的设置
下限为1.2。
创建计算区域的外表面
选中Region区域的外表面
CreateObjectFromFace
将该面重命名为Outside（图09）
3.设置计算参数（AssignExecutiveParameter）
Maxwell3D>
Parameters>
Matrix（图10）
4.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）
AnalysisSetup>
AddSolutionSetup
最大迭代次数：
Maximumnumberofpasses：
5
误差要求：
PercentError:
10%
频率设置：
Solver>
AdaptiveFrequency:
1.5GHz（图11）
5.Check&
Run（图12）
4计算结果
计算辐射电阻
创建平均Poynting矢量的计算表达式（图）
Fields>
Calculator…
Quantity>
E
H
Complex>
Conj（取H矢量的共轭）
Cross（叉乘操作）
Real（取实部）
Number>
*
点击Add…
Namedexpressions>
Poynting
Done（图）
Calculator
在NamedExpressions栏中选中Poynting
Copytostack（将Poynting的计算设置copy到Calculator堆栈中）
Geometry>
Outside
Normal（保留Poynting的法向分量）
积分
Eval（查看结果）
查看阻抗矩阵
Results>
SolutionData
查看辐射边界上的Poynting矢量图
NamedExpression…
选中Poynting
效果仿真图
5设计总结和体会
Maxwell2D是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维电磁场有限元分析软件，一般在电磁物体满足轴向均匀或RZ对称的条件下采用。
它采用图形化的设计界面，可以直观、快捷地进行电磁场的仿真。
通过此次实验，本人初步了解、掌握使用Ansoft公司出产的Maxwell2D软件的基本操作以及使用方法。
在对实验“螺线管电磁阀静磁场分析”认真阅读、反复操作后，本人独立并完整地进行了实验“叠片钢涡流损耗分析”，并撰写此试验报告。
本人认为基于Maxwell3D软件，能够解决电磁场领域的一些基本问题，且对于日后电气工程及其自动化专业的递进学习具有相当的意义。
Maxwell3D软件的界面形式非常简单，且操作步骤相对固定：
①建立几何模型；
②指定材料属性；
③指定边界条件；
④求解条件。
而Maxwell3D强大的后处理功能不仅能直观的显示场量的分布，还能相关变量的函数关系，更能进行关键系统的分析。
这表明Maxwell3D软件具有合理的实验性以及高度的工程模拟性。
在今后《工程电磁场》的模拟和实验中，不仅需要认真操作，更应理性思考实验背后隐含的数据关系和实验原理，只有对实验进行深刻的分析才能得到更有意义的结论。
6参考文献：
《Ansoft12在工程电磁场中的应用》赵博张洪亮等编著
《Ansoft工程电磁场有限元分析》刘国强等编著
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