Ansoft学习笔记

Ansoft简介：

建立在电磁计算基础上的Ansoft软件，为设计工程师们提供了精确、快速、高效的设计平台。在现代通讯系统、雷达、计算机、天线、高速PCB、集成电路、封装、连接器、光电网络、电机、开关电源、机电系统、汽车传动系统设计和复杂EMI/EMC仿真中，Ansoft 领先的基于物理原型的解决方案能够快速精确地仿真和验证设计方案，电磁场、电路和系统全集成化的设计环境能够在系统设计时精确考虑细节的电磁场效应，从而确保系统性能，降低设计风险，推进创新，洞察设计内核，获得长期竞争优势。

MAXWELL 2D：

工业应用中的电磁元件，如传感器，调节器，电动机，变压器，以及其他工业控制系统比以往任何时候都使用得更加广泛。由于设计者对性能与体积设计封装的希望，因而先进而便于使用的数字场仿真技术的需求也显著的增长。在工程人员所关心的实用性及数字化功能方面，Maxwell 的产品遥遥领先其他的一流公司。Maxwell 2D 包括交流/ 直流磁场、静电场以及瞬态电磁场、温度场分析，参数化分极；以及优化功能。此外，Maxwel2D 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。MAXWELL 3D：

向导式的用户界面、精度驱动的自适应剖分技术和强大的后处理器时的Maxwell 3D成为业界最佳的高性能三维电磁设计软件。可以分析涡流、位移电流、集肤效应和邻近效应具有不可忽视作用的系统，得到电机、母线、变压器、线圈等电磁部件的整体特性。功率损耗、线圈损耗、某一频率下的阻抗（R和L）、力、转矩、电感、储能等参数可以自动计算。同时也可以给出整个相位的磁力线、B和H分布图、能量密度、温度分布等图形结果。

合成一个面，如果操作过程中提示你操作会失去原来的面或者线的时候，不妨把面或者线先copy，操作了之后再paste就好。Solid 用来生成体。

第一栏用来直接生成一些规则的体。Sweep是通过旋转、拉伸面模型得到体。

第二栏是对体进行一些布尔操作，如加减等。Split是将一个体沿一个面（xy、yz、xz）劈开成两部分，可以选择要保留的部分。在减操作时，如有必要，还是先copy一下被减模型。第三栏cover surface是通过闭合的曲面生成体。

Arrange 选取模型组件后，对模型组件进行移动、旋转、镜像（不保存原模型）、缩放等操作。

Options 用来进行一些基本的设置。单位的转换，检查两个体是否有重叠（保存的时候会自动检查）、设置background大小、定义公式以及设置颜色。

二、材料设置

相对比较简单，Maxwell材料库自带了一些常用的材料，如果没有可以自己新建一个材料。Material/Add，输入文件名，及相关的参数即可。如果BH曲线是非线性的，就在B-H Nonlinear Material 前面打勾，就会有自己输入BH曲线的选项，自己输入就好。但是要注意BH曲线是单调递增的。新建的材料还可以设置为理想导体和各向异性的材料。

三、边界条件/激励的设置

边界条件在3D模型中用的相对比较少，因为模型外层可以设置为真空区域，边界条件可以自动给出，如果是对称模型就可以设置相关的边界条件了。我曾经做一个轴对称模型，用模型的1/4计算，不过边界条件设置没有设对，可以自己摸索一下。

关于激励的设置，在加载电流的时候，最重要的一点是要将模型建立成一个回路。否则的话无法得到正确的结果。在回路中加电源的位置建一个截面，在截面上加载就好，注意截面要是平面，不能为曲面。

在进行瞬态分析的时候，Model—〉set eddy effect处设置有涡流效应的导体，处于有源回路上的导体不能设置涡流效应。瞬态分析激励设置时，先将加载的面设置为Source ：

coil Terminal。然后在Model—〉Winding Setup中设置。一般是Function 里面，先定义一个Dataset，第一项为时间，第二项为对应的激励值。然后用一个常量外推函数得到所要的值，格式为source_name=pwlx(T,constant,dataset_name).在设置激励的地方填上source_name就好。

四、求解量设置

可以设置求解力、力矩、电感、Core loss的部件。比如在设置求解力的时候可以先取一个组件名，然后选中该组件包含的导体。力的求解选项中可以设置求解洛仑兹力和虚功力两种。在一般条件下，两者的误差很小，但是在饱含铁区的模型中，用洛仑兹力求解会有很大的误差。

五、求解设置

Option 里面设置一般的求解选项。一般选用默认值就好了。只是在进行瞬态分析的时候，建议先用同一个模型进行静态分析，然后将网格数据，所有以fileset1和fileset2命名的文件拷贝到瞬态分析的工程目录下面，将Starting Mesh设置成Current。这时候进行瞬态分析的时候采用的就是静态分析时候的网格，求解精度比较高。因为瞬态分析中，默认的网格仅进行一次简单的划分，而且没有能量误差的判断，所以求解的精度不能保证，但是这种设置有时候可能一次成功不了，可以多试几次，计算了一步，然后停下来，看看网格划分，如果是采用静态的网格划分，则继续，否则重新来。

后面两个选项是用来分析导体运动和参数化分析的选项。

六、后处理

最简单的是Plot—〉field里面的相关选项了。它可以划出磁场强度，磁感应强度，电流密度在各个部件的表面，体以及xy，yz，xy截面上的分布。

第一栏是选择要分析的量，mag H(B/J) 磁场强度，磁感应强度，电流密度的绝对值大小用来画云图的，H(B/J) Vector为它们的矢量，用来画矢量图。后面几项没有用过，不知道具体干什么用的。

第二栏是画图所用的几何模型，比如surface xy就是在xy片面上话图。V olume –all就是在所有的体上画图。Animsurf xy则是在xy平面做动画。注意，一些量不能在体上显示，如果选择体，会弹出警告。

第三栏是所显示的为哪个组件上的H(B/J)的值。

画出的云图和矢量图可以通过双击颜色标度栏，打开并设置一些显示参数，包括取值范围，颜色，箭头的大小和密度等，以大到最好的显示效果。

Plot—〉Visibility可以控制当前显示的内容。Plot—〉Delete 删除已经建立出的后处理表达式。还可以通过 Plot—〉save as将化出的云图保存为.dsp文件。

Plot—〉field的操作比较简单，但是它只能给出最基本的几个量，局限性比较大。用Calculator 可以实现它里面所有的功能，而且可以扩展到其它的量的计算。

比如plot->field mag B,surface xy,-all-得到xy平面的磁场分布云图，在Calculator里面进行如下操作：Qty->B,Mag,Smooth,Geom->V olume->all,Domain,Geom->surface->xy,

plot.即可实现该功能。

下面具体介绍一下Calculator中各个按钮的作用。把显示区域当作一个堆栈来操作。最上为栈顶，最下为栈底。

Push：将当前栈顶信息重行操作一遍，放在栈顶。

Pop：将栈顶操作出栈。

RlDn：将栈内的操作向下循环。

RlUp：将栈内的操作向上循环。

Exch：将栈顶的两条语句交换位置。