Ansoft_Maxwell电场仿真.ppt

3. Ansoft Maxwell 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。 Ansoft Maxwell 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（3D Electrostatic Field） 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（3D DC Magnetic） 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（Eddy Current Field） 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０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（Transient Field） 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 Energy Error Delta Energy Energy Error：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 Energy Error = Delta Energy：迭代能量误差变化量 若当前迭代次数i1次， Delta Energy =|第i-1次Energy Error-第i次Energy Error| 迭代停止条件：两种条件 Ansoft的自适应有限元计算 1. Maximum number of passes 2.Percent error（设定误差） Energy Error和Delta Energy都要小于Percent error 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 Insert Maxwell 3D Design 选择求解器类型： Maxwell 3D Solution TypeElectrostatic 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 By Name 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 Blank Parts: Outer; Tool Parts: 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Inn