Maxwell軟件是一款工業(yè)電磁軟件，可以用來分析3D和2D電磁和機(jī)電設(shè)備，軟件有著極強(qiáng)的仿真功能，對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，使其簡(jiǎn)單化，提出電機(jī)集成解決方法。

軟件介紹

Maxwell軟件是一款低頻磁場(chǎng)求解器，為用戶提供電磁場(chǎng)分析工具，可以用這款軟件去進(jìn)行各種機(jī)電設(shè)備的電磁場(chǎng)設(shè)計(jì)分析工作，軟件為用戶提供了一個(gè)電機(jī)集成解決方案，軟件中包含一個(gè)二維瞬態(tài)解算器和一個(gè)更好的、更快的通用網(wǎng)格化，可以為電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)提供更高的準(zhǔn)確度和速度。Maxwell 19的最新版本中，還可完美模擬制造工藝對(duì)電工鋼的影響。

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軟件特色

1、對(duì)電機(jī)集成解決方案

為電機(jī)設(shè)計(jì)段,ANSYS RMxprt提供了一個(gè)完整的解析解室內(nèi)永磁(IPM)拓?fù)渲凶钍軞g迎的混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車。 包括改善嚙合的ANSYS Maxwell 的二維瞬態(tài)解算器和一個(gè)更好的、更快的通用網(wǎng)格化。網(wǎng)格技術(shù)可在τ為電機(jī)二維斷面;它提供了一個(gè)更高質(zhì)量的網(wǎng)格進(jìn)行更快速的復(fù)雜模型。 它還提供了自動(dòng)愈合骯臟的模型。 一個(gè)小說網(wǎng)創(chuàng)建相同的網(wǎng)格偽克隆為對(duì)稱的電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)增加的準(zhǔn)確度和速度的解決方案。  Maxwell三維磁瞬態(tài)分析是加速與HPC功能使用多核,共享內(nèi)存仿真。

2、先進(jìn)的磁滯模型

ANSYS Maxwell 最先進(jìn)的材料建模結(jié)合在低頻模擬空間。 矢量磁滯模型可以分析硬材料矯頑力大,適合分析磁化和退磁的永久磁鐵。 這種能力至關(guān)重要,因?yàn)樗峁┝烁玫木仍谧侄斡?jì)算設(shè)備(機(jī)器、變壓器)。

一個(gè)關(guān)鍵的特性在ANSYS Maxwell V16是能夠生成高保真度,降階模型的有限元解決方案用于ANSYSSimplorer,多域系統(tǒng)仿真軟件ANSYS。 此功能創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)大的電磁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)流程,使您可以結(jié)合復(fù)雜的電路與準(zhǔn)確的組件模型從Maxwell設(shè)計(jì)完整的高性能機(jī)電、機(jī)械電子和電力電子系統(tǒng)。

磁場(chǎng)配方

.........有各種變分電磁場(chǎng)公式使用FEA來數(shù)值求解麥克斯韋方程。 當(dāng)選擇在FEA中實(shí)施的正確配方時(shí)，需要進(jìn)行特殊的數(shù)學(xué)處理，以避免非物理解決方案并提供數(shù)值穩(wěn)定性和計(jì)算效率。 本應(yīng)用簡(jiǎn)介描述了ANSYS Maxwell中使用的配方基礎(chǔ)。

ANSYS Maxwell磁場(chǎng)配方建立在Maxwell方程的基礎(chǔ)上，從基本的場(chǎng)方程開始

其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度，B是磁通密度，H是磁場(chǎng)強(qiáng)度，J是電流密度。 顯然，這些方程與兩個(gè)電場(chǎng)的本構(gòu)材料方程一起考慮為E = f（J），磁場(chǎng)為B = f（H）。

這些方程的數(shù)值解基于TQ公式，其中Q是基于節(jié)點(diǎn)的磁標(biāo)量勢(shì)，在整個(gè)解域中定義，T是基于邊緣的電矢量勢(shì)，僅在導(dǎo)電渦流區(qū)域中定義。

這種配方有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

·由于利用邊緣元素來模擬源組件和感應(yīng)渦流，避免非物理解決方案

·計(jì)算效率高，因?yàn)樵诜菍?dǎo)電區(qū)域中，僅使用標(biāo)量勢(shì)

·數(shù)值穩(wěn)定性，因?yàn)闊o需測(cè)量即可獲得獨(dú)特的解決方案

在T-Q公式中，允許使用標(biāo)量勢(shì)的關(guān)鍵是解決方案域必須是單一連接的。在渦電傳導(dǎo)區(qū)域中，場(chǎng)H由電矢量電勢(shì)T和磁勢(shì)電勢(shì)Q兩者描述，電矢量電勢(shì)T的卷曲是感應(yīng)渦流密度。在源極導(dǎo)體區(qū)域中，場(chǎng)H由施加的源場(chǎng)Hp和磁標(biāo)量勢(shì)Q描述，其中Hp的卷曲是源電流密度J.在非源極，非渦流導(dǎo)體區(qū)域，因?yàn)閂xH = 0任何梯度的卷曲和卷曲總是為零，那么只要域是單個(gè)連接的，H就可以用磁標(biāo)量勢(shì)的梯度來表示。

要使域單連接，您需要引入一個(gè)切口，以便安培定律可以相對(duì)于切割區(qū)域中的T保持。這意味著在非導(dǎo)通切割區(qū)域中，即使沒有電流，場(chǎng)H也由Q和T描述，而不僅僅由Q單獨(dú)描述。

因此，對(duì)于具有多個(gè)連接域的T-Q配方，您可以識(shí)別非導(dǎo)電切割域。在ANSYS Maxwell中，基于自動(dòng)識(shí)別自動(dòng)完成剪切域生成的過程。

要使域單連接，您需要引入一個(gè)切口，以便安培定律可以相對(duì)于切割區(qū)域中的T保持。這意味著在非導(dǎo)通切割區(qū)域中，即使沒有電流，場(chǎng)H也由Q和T描述，而不僅僅由Q單獨(dú)描述。

因此，對(duì)于具有多個(gè)連接域的T-Q配方，您可以識(shí)別非導(dǎo)電切割域。在ANSYS Maxwell中，基于自動(dòng)識(shí)別自動(dòng)完成剪切域生成的過程。

樹和cotree算法的結(jié)果（圖2）。

案例研究本案例研究說明了在帶阻尼器的三相同步發(fā)電機(jī)中自動(dòng)創(chuàng)建單相繞組的切割域。

單相繞組為棕色（圖3），由一層元件表示的自動(dòng)識(shí)別切口為藍(lán)色。采取優(yōu)勢(shì) -周期性邊界條件的tage，只有四分之一的模型。對(duì)于具有感應(yīng)渦流的阻尼器，自動(dòng)識(shí)別總共16個(gè)切口，其精確匹配16個(gè)孔的數(shù)量;即使一個(gè)孔被主/從邊界切成兩半

當(dāng)剛性運(yùn)動(dòng)涉及磁瞬態(tài)分析時(shí)，兩個(gè)獨(dú)立的

在移動(dòng)部件的任意位移之后，凹陷網(wǎng)必須連接在一起。 為了獲得最大的靈活性，不合格的網(wǎng)格用于耦合（圖5）。 這意味著每個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量電位，即從耦合表面上每個(gè)邊緣的矢量場(chǎng)，必須映射到主耦合表面上，以消除從屬表面上的所有未知數(shù)。

對(duì)于映射矢量場(chǎng)，將從屬邊緣變量相對(duì)于主網(wǎng)格的軌跡分割的過程，同時(shí)保留有效的切割 -

域名非常復(fù)雜。 為了克服這個(gè)困難，引入了一種分離技術(shù)，將每個(gè)產(chǎn)生的切割限制在

ary或移動(dòng)部件沒有穿過耦合接口。 結(jié)果，完全避免了映射矢量場(chǎng)的過程，并且僅耦合中涉及基于節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量勢(shì)。

建立電機(jī)模型

1、打開ANSYS workbench，并從軟件左邊拖拽一個(gè)RMxprt分析模塊到右側(cè)活動(dòng)窗口，隨后雙擊Setup進(jìn)入ANSYS電氣分析模塊。

2、在軟件左側(cè)項(xiàng)目管理的窗格內(nèi)，右鍵點(diǎn)擊RMXprtDesign1并在彈出的對(duì)話框中選擇感應(yīng)電機(jī)。

3、隨后單機(jī)頁面上的添加求解步驟按鈕，按下圖所示設(shè)置電機(jī)的相關(guān)額定參數(shù)。

4、雙擊左側(cè)項(xiàng)目欄中的Machine分支，如退所示設(shè)置電機(jī)的一些基本信息

5、雙擊左側(cè)任務(wù)欄里的Stator分支，俺如果所示設(shè)置定子參數(shù)，隨后雙擊Stator目錄下的Slot項(xiàng)目，在彈出的菜單欄中取消勾選Autodesign，隨后再次雙擊SLot分支，如圖所示設(shè)置定子相關(guān)參數(shù)。

6、雙擊左側(cè)項(xiàng)目欄中Stator分支下的Winding，如下圖所示對(duì)電機(jī)定子繞組進(jìn)行參數(shù)設(shè)置

7、接下來同理先雙擊Rotor進(jìn)行轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)置，雙擊Rotor Slot進(jìn)行轉(zhuǎn)子槽設(shè)計(jì)，雙擊Winding進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計(jì)

8、雙擊左側(cè)任務(wù)欄中的Shaft，對(duì)電機(jī)軸的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定

完成以上電機(jī)參數(shù)設(shè)置后可以選擇頁面上的Validate按鈕進(jìn)行參數(shù)檢查，沒有問題的話可以保存，隨后點(diǎn)擊選項(xiàng)欄里的Analyze All 和 Solution Data，可以查看點(diǎn)擊查看所構(gòu)造點(diǎn)擊的一些基本參數(shù)。查看完畢之后可以關(guān)閉本頁面回到ANSYS workbench主頁面。

模型有限元怎么分析

Step1：在workbench中雙擊RMxprt模塊中的Solution按鈕，進(jìn)入點(diǎn)擊電磁場(chǎng)分析界面

Step2：右鍵左側(cè)項(xiàng)目欄Analysis欄目下中的Setup1選項(xiàng)，并選擇“create Maxwell Design”，在彈出中的對(duì)話框中選擇“Maxwell 2D Design”，并點(diǎn)擊確定按鈕。

Step3：鼠標(biāo)框選點(diǎn)擊的所有部分，右鍵菜單欄中選擇“Assign Excitation”中的“Set Eddy Effect”，并為所有的導(dǎo)條選擇“Eddy Effect”選項(xiàng)。

Step4：點(diǎn)擊工具欄上的Solution Setup，隨后按下圖所示進(jìn)行仿真設(shè)置。并點(diǎn)擊“Add to list”，之后再次點(diǎn)擊"validate"

Step5：如圖所示，在左側(cè)任務(wù)欄“Field Overlay”欄中按下列操作分別添加相應(yīng)的分析域

Step6：如圖所示，在左側(cè)工具欄中添加相應(yīng)的結(jié)果分析對(duì)象

Step7：點(diǎn)擊“analyze All”之后系統(tǒng)會(huì)開始進(jìn)行計(jì)算，同事點(diǎn)擊任務(wù)欄中相應(yīng)的分析對(duì)象就可以查看實(shí)時(shí)運(yùn)算的結(jié)果了

包含磁場(chǎng)

1、包含剛性運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)磁場(chǎng)

2、渦流場(chǎng)

3、靜磁場(chǎng)

4、靜電場(chǎng)

5、直流傳導(dǎo)場(chǎng)

6、瞬態(tài)電場(chǎng)

7、用于電機(jī)和變壓器設(shè)計(jì)的專家設(shè)計(jì)模塊

8、ANSYS Simplorer Entry（電路和系統(tǒng)仿真）