Ansoft Maxwell 3D圆柱永磁体受力仿真——Harris

问题分析：两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：一、打开Maxwell软件，点击三维建模，保存文件及分析项目二、点击，设置SolutionType静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数：下图中的X/Y/Z Component后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向双击添加的材料自动加载到项目材料中四、建模添加材料使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住Ctrl再选小圆柱，点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算，得到空心圆柱模型小圆柱的Z向高度参数化：选中圆柱模型上右键，选择Properties其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域点击，在Value里输入200六、添加求解参数，即磁力选中小圆柱，右键单击/Assign/Force七、求解设定及网格划分网格采用自动划分，不用在Mesh Operations中操作（这个是手动网格划分的选项）在上点击右键/Add Solution Setup，默认点确定即可在绘图区Ctrl+A，在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations，自动网格划分完毕八、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插入其他公式输出，选择进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择View Analysis Results，即可看到仿真结果：九、磁场分布查看：先选中求解域，在上右击/Fields/B/B_Vector（磁长的矢量分布情况）或者Mag_B（大小强弱分布情况）。

精心整理问题分析：
两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。

仿真步骤：
一、
二、点击，设置
三、
四、
使用建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住
中的
选中圆柱模型上右键，选择Properties
其中InnerHeight是自命名的高度参数，参数化成功。

五、添加求解域
点击，在Value里输入200
六、添加求解参数，即磁力
选中小圆柱，右键单击/Assign/Force
七、求解设定及网格划分
在
八、
就是
右击/Add/Parametric
设置计算结果项
该界面是默认力ZForce的输出设置，设置完后点击AddCalculation;如果要对Zforce 插入其他公式输出，选择
进行设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择ViewAnalysisResults，即可看到仿真结果：
九、
在
或者（大小强弱分布情况）。

基于 Ansoft 的永磁同步电机退磁仿真分析摘要：为了保证永磁同步电机抗退磁能力仿真的准确性，本文提出了一种基于 Ansoft Maxwell 软件的永磁同步电机退磁仿真方法。

以12S10P磁同步电机为例(PMSM) ，首先详细的介绍了此退磁仿真的电磁设置；然后评估与验证了此退磁仿真方法的仿真值与实测值差异；最后提供了此仿真方法的问题与改进思路，为永磁同步电机退磁仿真提供了参考。

关键词：Ansoft；退磁引言在压缩机的应用工况下，为了保持整套系统的高可靠性，压缩机中所有零件都需要进行可靠性评估，使所有的零件都能保持在正常的状态下运行。

对于压缩机中的主要驱动零部件——电机来说，永磁体退磁是一个重要的指标[1]。

为了保证永磁同步电机按照设计的状态运行并达到设计的效果，永磁体需要在充磁饱和的状态下工作[2]。

当永磁同步电机转子永磁体发生不可逆退磁，整个电机将不再运行于最佳工作状态，进而影响到压缩机的性能。

因此对永磁同步电机进行抗退磁能力评估是一项重要的工作。

目前对于永磁同步电机的退磁电流的测试方法一般为：并接电机绕组某两相，给绕组通入电流使转子自动定位，并固定电机转子此时位置，随后通入反向电流，并对比测试通入退磁电流前后的线磁链值，以该值下降 3 % 为限定标准。

但是，目前采用的仿真分析方法为在永磁体上设定取样曲线，并计算施加退磁电流后取样曲线上剩磁回复值，按照剩磁平均值降低 3 % 为限定标准。

以上实验测试方法和仿真分析方法存在判定指标不一致的情况，因此为了提高仿真准确性以及仿真与测试的一致性，以及充分应用 Ansoft 的退磁仿真功能，本文对 Ansoft 的退磁仿真功能进行了研究。

1 Ansoft仿真分析软件退磁仿真1.1基本设置1.1.1电机退磁仿真工况电机运行状态按照正常的电机性能仿真设定，仿真模型为模拟电机正常运行并通入了较大电流时电机永磁体发生退磁的情况，按照 3 % 磁链降低为界限限定。

电磁场与电磁波项目训练报告仿真求解圆柱形电容器班级：通信13-2姓名：闫振宇学号：1306030222指导教师：徐维老师成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系项目训练一 仿真求解圆柱形电容器1. 实验目的和任务1）掌握用ANSYS Maxwell 软件仿真的方法；2）学会利用所学的场强，电容，电场的知识来解决实际现实生活中的计算问题； 3）利用ANSYS Maxwell 软件仿真圆柱形电容器。

2. 实验内容1）学习ANSYS Maxwel 有限元分析步骤； 2）学习ANSYS Maxwel 的基本仿真操作步骤；3）对圆柱体电容器计算理论值和实验的仿真值进行比较，得出结论。

3. 实验原理电容是反映电容器储存的电荷本领大小的物理量。

电容的定义：一个电容器所带的电量Q 总与其电压U 成正比，比值Q/U 叫电容器的电容。

以C 表示电容器的电容，就有公式：UQ C =电容器的电容决定于电容器的本身结构，即是导体的形状，尺寸以及两导体间电介质的种类等，而与它所带的电量无关。

首先，假设本题中圆柱体电容器的内部的外表面，和外部的内表面分别带有绝对值为Q 的电量。

两筒之间充满相对介电常数为εr的电介质。

（m F o 1012855313.8-⨯=ε）所以，在距离轴线为r 的电介质中一点的电场强度E 为：rLQ E r εεπ 2=对E 进行积分，可以得到两圆筒间的电压U 为：dr RR rL Q U r ⎰=212εεπ =R R L Q r 12ln 2εεπ就得到了圆柱形电容器的电容C 为：)ln(212RR L C r εεπ =根据以上的公式，代入R2=1mm，R1=0.6mm，得出长度为L的圆柱形电容器电容。

4.实验步骤4.1建模（Model）Project > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Cylinder Cap（工程命名为“Cylinder yuanzhuti”）选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（静电的）4.1.1 创建中心圆柱体导体Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0.6, 0.6,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder5Assign Material > copper（设置材料为铜copper）4.1.2 创建内外导体间空心圆柱体介质Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0.6, 0.6,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder1Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1.0, 1.0,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder2选中Cylinder1，Cylinder2Modeler （建模）> Boolean > Sbutract（分离）Blank park：Cylinder1Tool park：Cylinder2将分离出的圆环命名为Cylinder4Assign Material > air（设置材料为空气air）4.1.3创建外空心圆柱体导体Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1.0, 1.0,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder6Draw > Cylinder（中心圆柱体导体）圆柱中心点坐标：（X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1.2, 1.2,0）mm坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）mm将圆柱体重命名为Cylinder7选中Cylinder6，Cylinder7Modeler （建模）> Boolean > Sbutract（分离）Blank park：Cylinder6Tool park：Cylinder7将分离出的圆环命名为Cylinder3Assign Material > copper（设置材料为铜copper）图4-1仿真效果图4.2设置参数4.2.1 创建设置区域（Region）Draw > RegionPadding Percentage：0%减少电场的边缘效应（fringing effect）4.2.2 设置激励电压（Assign Excitation）选择Cylinder5Maxwell 3D> Excitations > Assign>V oltage > 5V选择Cylinder3Maxwell 3D> Excitations > Assign >V oltage > 0V4.2.3设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数：Maximum number of passes > 10误差要求：Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例：Refinement per Pass > 50%4.2.4 设置计算参数（Assign Executive Parameter）Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > V oltage1, V oltage2 4.2.5 check，计算，查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix图4-2仿真数据图5.数据取电容器长度L为：2mm，则有：电容值：C=0.2186pF表 4-1 理论及仿真的值理论计算值仿真输出值0.2179pF 0.2186pF图5-1电压分布图6.心得体会通过利用Maxwell软件制作圆柱体电容器，了解了Maxwell软件的基本操作和使用方法。

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 > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic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DownPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）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UpPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）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mediumAssign Material > 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）Padding Percentage：0%忽略电场的边缘效应（fringing effect）电容器中电场分布的边缘效应2.设置激励（Assign Excitation）选中上极板UpPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 5V选中下极板DownPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数：Maximum number of passes > 10 误差要求：Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例：Refinement per Pass > 50%5. Check & Run6. 查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix电容值：31.543pF2. 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（DC conduction ） 恒定电场的源：（1）Voltage Excitation ，导体不同面上的电压 （2）Current Excitations ，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。

AnsoftMaxwell3D圆柱永磁体受⼒仿真——Harris 问题分析：两个圆柱形永磁铁，磁化⽅向为轴向，分析⼩圆柱磁铁在竖直⽅向不同位置受到的磁⼒。

仿真步骤：⼀、打开Maxwell软件，点击三维建模，保存⽂件及分析项⽬⼆、点击，设置Solution Type静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数：下图中的X/Y/Z Component后⾯有1/-1就表⽰该向正/反⽅向就是充磁⽅向双击添加的材料⾃动加载到项⽬材料中四、建模添加材料使⽤建⼤⼩两个圆柱，先选中⼤圆柱，按住Ctrl再选⼩圆柱，点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算，得到空⼼圆柱模型⼩圆柱的Z向⾼度参数化：选中圆柱模型上右键，选择Properties其中InnerHeight是⾃命名的⾼度参数，参数化成功。

五、添加求解域点击，在Value⾥输⼊200六、添加求解参数，即磁⼒选中⼩圆柱，右键单击/Assign/Force七、求解设定及⽹格划分⽹格采⽤⾃动划分，不⽤在Mesh Operations中操作（这个是⼿动⽹格划分的选项）在上点击右键/Add Solution Setup，默认点确定即可在绘图区Ctrl+A，在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations，⾃动⽹格划分完毕⼋、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界⾯是默认⼒ZForce的输出设置，设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插⼊其他公式输出，选择进⾏设置。

所有都设置好以后，在上单击右键，选择Analyze，等待仿真计算结束后还是上图位置处右击，选择View Analysis Results，即可看到仿真结果：九、磁场分布查看：先选中求解域，在上右击/Fields/B/B_Vector（磁长的⽮量分布情况）或者Mag_B（⼤⼩强弱分布情况）。