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Maxwell建模仿真实例--电磁炮

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Maxwell 建模仿真实例
单击、点击、左击都是指“鼠标左击”；
软件版本ANSYS EM（Maxwell） 15.0，不同版本界面略有不同。

1. 3D模型的建立与导入
简单模型可以在Maxwell软件中建立系统提供立方体、圆柱体等基本块。复杂模型需要
使用SolidWorks 3D建模软件建立，建立后保存为STEP文件，通过Maxwell菜单栏
Modele--Import--（找到相应的STEP文件）--双击、完成导入。

图1-1
图1-2
2. 前处理
导入3D模型后，画一个圆柱实体（单击图2-1红框中工具栏创建圆柱），使该圆柱实体
包裹住所有被仿真模型，圆柱实体为仿真边界。边界越大仿真越贴近实际情况，但是边界打
了耗费计算机资源，应视实际情况处理。

图2-1
1) 材料定义
每一个出现在仿真域内的模型都需要分配材料，详细步骤如下：
如图2-2所示，可以通过左击模型树选中相应实体（也可以通过单击仿真域中的实体块选中），
被选中后的实体将粉红高亮显示，然后右击—Assign Material，弹出对话框（如图2-3），在
对话框中选择相应材料，或创建所需材料。

图2-2
模型树
仿真域
图2-3
依次分配实体材料，如：右击winding实体—Assign Material—copper，定义绕组为铜。

图2-4
定义磁芯为铁氧体ferrite。
图2-5
2) 设置激励源
激励源为三组线圈：线圈A、B、C
在线圈上加激励，必须创建线圈截面。创建方法如下图所示（共4步）：
第1步单击选中线圈—右击—Edit—Surface—Section，弹出图2-7所示对话框，选中一个
平面，系统将以该平面截取所选实体线圈的截面，截取完成后如图2-8所示。

图2-6
图2-7

图2-8
第2步，当实体为线圈时，被一个平面截取后会出现两个截面（每个线圈上会有两个截面，
而且不能单独删除），这两个线圈不能同时成为线圈激励源，需要删除一个。左击选取线圈
截面—Edit—Boolean—separate bodies，将两个截面分离后，删除一个即可。
图2-9
第3步，单击选取线圈截面—右击—assign excitation—coil terminal，弹出对话框（如图2-12），
设置number of conductor=1；swap direction是激励方向（自定义），创建线圈激励完成。

图2-10
图2-11

图2-12
线圈激励创建完成后，可通过工程栏查看激励源，如图2-13所示。
图2-13
右击工程栏Excitations—Add winding，弹出对话框如图2-14所示。设定Name=windingA；
type=External。

图2-14
进一步将线圈coil terminal加入到绕组winding中，如图2-15所示。右击windingA—Add
terminals—弹出对话框选定线圈coil terminal即可。

工程栏
图2-15
图2-16
依次分配绕组WindingA、WindingB、WindingC的线圈，分配后如图2-17所示。
图2-17
第4步编辑外电路，右击Excitation—External circuit—Edit External Circuit，弹出对话框如图
2-19所示，选择edit circuit，进入外电路编辑软件。

图2-18
图2-19
在外电路编辑软件中设计好电路后，一定保证外电路中的绕组LwindingA与Maxwell仿真域
中磁体的名称WindingA对应（如：LWindingB对应WindingB），这样才能做到电路模型与有
限元模型互联。

图2-20
编辑好外电路后，菜单栏Maxwell circuit—Export Netlist--弹出对话框如图2-22所示，选择.sph
文件，输出网表。
图2-21
图2-22
输出网表后，单击Import circuit—选择上一步输出的网表（如图2-24所示），即可实现外电
路与有限元模型互联。
图2-23
图2-24
3) 设置仿真边界
右击仿真域任意位置，选择Select Face。
图2-25
选择模型中包裹所有实体的圆柱体的所有表面（按住ctrl点击可多选），右击—Assign
Boundary—Zero Tangential H Field—点击ok。Maxwell提供三种常用边界，Zero Tangential H
Field（零磁边界）、Insolating（绝缘边界）、symmetry（对称边界），一般仿真最外层用零磁
边界，内部各实体需绝缘的地方用绝缘边界，需对称时用对称边界。

图2-26
图2-27

图2-28
图2-29

图2-30
4) 规定网格划分规则
规定网格划分规则，使计算更精准。左击选中所有绕组—右击—Assign Mesh Operation—On
Selection—Length Based—在对话框中填入合适的距离（可保持默认）--单击OK。依次定义磁
芯网格和仿真边界网格。
图2-31
图2-32
5) 设计计算规则
右击工程管理栏Analysis—Add solution setup—在对话框中设计仿真起始时间、步长等信息。
图2-33
图2-34
图2-35

图2-36
6) 解算
右击Analysis—Apply Mesh Operation。

单击工具栏，对工程进行检查，如有问题见信息栏提示。如没问题（如图2-39所示），继

续单击，进行解算，如2-41所示。
图2-37
图2-38
图2-39

图2-40
图2-41

3. 后处理
选中需要查看的实体（可多选），右击—Field—H—H_Vector（矢量图），可查看实体的磁场强
度矢量图，如图3-2所示。Maxwell提供H（磁场强度）、B（磁通密度）、J（损耗）、Energy
（能量）和Other（其他）等多种参量可观测。

图3-1
图3-2
4. 报表
单击Results—Create Quik Report可生成，也可根据需求生成各种报表。

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Maxwell基础教程仿真实例剖析

Maxwell基础教程仿真实例剖析

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 > 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（静电的）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（计划，分配）>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 （矩阵）> 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（传导））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。

maxwell电机仿真实例

maxwell电机仿真实例

maxwell电机仿真实例Maxwell电机仿真是模拟电机运行情况的一种重要方法，通过仿真得到电机的性能参数，用于电机的设计优化以及电机控制系统的开发。

下面以一台交流电机为例，介绍Maxwell电机仿真实例。

一、仿真前的准备工作在进行仿真前，需要准备以下的工作：1.电机几何模型：需要准确建立电机的几何模型，包括电机的结构、尺寸和材质等。

2.电机的材料特性：需要准备电机的材料特性，比如磁导率、电导率等。

3.电机所需的控制模型：需要准备电机控制模型，包括电机的控制器、传感器、电源等。

4.仿真平台的选择：需要选择合适的仿真软件，Maxwell是一款专为电机设计和仿真而开发的软件，因此是一个很好的选择。

二、建立电机的几何模型电机的几何模型主要由电机的结构、尺寸和材质等组成。

在Maxwell中，可以通过几何建模工具对电机进行建模，建立好几何模型后，可以对电机的各个部分进行编辑和修改，满足不同的需求。

三、添加电机材料特性添加电机材料特性主要是设置电机的材料属性，比如磁导率、电导率等。

这些属性决定了电机在磁场中的反应和电磁参数。

在Maxwell 中，可以通过设置材料属性来实现。

四、设置仿真参数在进行仿真前，需要设置仿真的参数，比如电机的工作条件、电机的输入电流等。

在Maxwell中，可以根据需要设置仿真的参数，并可根据仿真结果进行优化。

五、仿真结果分析仿真分析实际上就是将仿真结果用图像或者图表的形式呈现出来，以便于对比和分析。

Maxwell电机仿真分析的结果包括：1.电机的电磁参数：包括电机的电感、电阻、电机的空载电流等。

2.电机的磁力：包括发生在电机各部分的磁力的大小和方向等。

3.电机的机械参数：包括电机的转速、效率、压力等。

通过仿真分析得到的结果，可以用于电机设计和仿真的优化，也可以用于控制系统的开发。

六、结论Maxwell电机仿真是电机设计和控制系统开发的一种重要方法，通过仿真可以得到电机的性能参数。

仿真前需要进行准备工作，包括建立电机的几何模型、添加电机材料特性、设置仿真参数等。

Maxwell瞬态场仿真实例

Maxwell瞬态场仿真实例

MAXWELL 3D 12.0 BASIC EXERCISES1.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绘：上下两极板尺寸： 25mm× 25mm× 2mm，资料： pec（理想导体）介质尺寸： 25mm×25mm× 1mm，资料： 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”）选择求解器种类： Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic创立下极板六面体Draw > Box （创立下极板六面体）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（设置资料为理想导体 perfect conductor）创立上极板六面体Draw > Box （创立下极板六面体）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（设置资料为理想导体 perfect conductor）创立中间的介质六面体Draw > Box （创立下极板六面体）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（设置资料为云母 mica，也能够依据实质状况设置新资料）创立计算地区（ Region）Padding Percentage：0%忽视电场的边沿效应（ fringing effect ）电容器中电场散布的边沿效应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：偏差要求：每次迭代加密剖分单元比率：Maximum number of passes > 10 Percent Error > 1% Refinement per Pass > 50%5.Check & Run6.查察结果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，导体不一样面上的电压（2） Current Excitations，施加在导体表面的电流（3） Sink（汇），一种汲取电流的设置，保证每个导体流入的电流等于流出的电流。

2024版MAXWELL使用说明教学课件

2024版MAXWELL使用说明教学课件

件•软件介绍与安装•界面功能与操作指南•电磁场仿真基础知识•模型建立与编辑技巧目•仿真分析与结果展示•高级功能应用与拓展学习录01软件介绍与安装1 2 3MAXWELL是一款功能强大的电磁场仿真软件，广泛应用于电机、变压器、传感器等电磁设备的设计与分析。

该软件采用先进的有限元分析方法，能够准确模拟各种复杂电磁场问题，提供全面的解决方案。

MAXWELL具有直观的用户界面和丰富的后处理功能，方便用户进行高效、准确的设计和分析。

MAXWELL软件概述显卡支持OpenGL 2.0或更高版本的显卡，建议采用专业图形卡。

至少50GB 可用硬盘空间，推荐100GB 或更多。

内存至少8GB RAM ，推荐16GB 或更多。

操作系统Windows 7/8/10（64位），Linux （64位）。

处理器Intel 或AMD 多核处理器，建议采用高性能计算机。

系统需求与兼容性01 02 031. 下载MAXWELL安装程序，并解压到指定目录。

2. 运行安装程序，按照提示进行安装。

3. 在安装过程中选择安装路径和相关组件。

010203在安装前请关闭所有正在运行的程序。

确保计算机满足最低系统需求。

注意事项安装过程中请勿随意更改默认设置。

如遇安装问题，请参考常见问题解决方案或联系技术支持。

常见问题解决方案1. 安装程序无法启动确保下载的安装程序完整且未损坏。

以管理员身份运行安装程序。

01关闭杀毒软件或防火墙后重试。

022. 安装过程中出现错误提示03检查计算机是否满足最低系统需求。

确保安装路径可用且没有权限问题。

尝试重新安装或修复安装。

3. 软件启动失败或崩溃01检查显卡驱动是否更新到最新版本。

02关闭其他占用大量资源的程序。

03尝试以管理员身份运行软件。

02界面功能与操作指南显示模型、数据、结果等主要内容。

主界面包括模型树、属性窗口、输出窗口等，用于管理和查看模型的不同方面。

功能区域提供文件、编辑、视图、工具、窗口和帮助等菜单选项。