Ansoft 12 仿真作业
Ansoft12在工程电磁场中的应用正式出版[1]
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本书全面系统地介绍Ansoft Maxwell 的使用。
本书分为三篇：第1篇为Ansoft 的二维求解过程，介绍Ansoft 12的二维各求解器模块的基本知识和建模流程，在每个求解器模块的介绍中都按照功能和计算对象不同分成章节，并给出贴近工程实际的案例。
第2篇介绍Ansoft Maxwell 12三维求解器的使用，同样在该部分中结合实际工程，给出各个三维求解器下的学习例程。
上述两部分涉及到静磁场、静电场、交直流传导电场、瞬态电场、涡流场、瞬态磁场等基本电磁求解模块。
第3篇针对RMxprt 旋转电机分析专家系统，给出三相感应电机例程，从磁路的角度介绍电机专家系统的应用。
本书一改软件参考书的编写方式，所有模型均来自于实际工程，从模型建立、激励源施加、边界条件给定到后期的场图提取均围绕着实际工程模型。
读者不但能够迅速掌握Ansoft Maxwell 操作方法，而且能对具体的工程问题进行独立的分析。
此外，本书赠送模型和结果文件光盘，以最大限度地提高读者的学习效率。
本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生学习Ansoft Maxwell 的教材，也可作为广大工程技术人员和科研工作者使用Ansoft 的参考书。
前言Ansoft Maxwell作为世界著名的商用低频电磁场有限元软件之一，在各个工程电磁领域都得到了广泛的应用。
它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，在保证其计算的准确性和快捷性的前提下，新版软件在操作界面上做了极大的调整，更加符合Windows操作习惯，其中工程树和右键菜单都给使用者耳目一新的感觉。
除了界面上的创新，新版Ansoft还具有分布式计算和并行计算的优点，以从容面对日益增大的仿真模型，此外还添加了瞬态电磁计算等新功能。
Ansoft不仅可以对单个电磁机构进行数值计算，还可以对整个系统进行联合仿真。
作为我国引入较早的一款电磁场有限元软件，其使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用做出了巨大的贡献。
Ansoft Maxwell 仿真实例PDF(68页)
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。
2024版第2章Maxwell12应用培训教程
第2章Maxwell12应用培训教程•Maxwell 12软件简介•Maxwell 12界面与基本操作•电磁场仿真基础知识•建模与网格划分技巧•边界条件与激励源设置方法•求解器设置与结果后处理技巧•Maxwell 12高级功能应用•常见问题排查与技术支持目录01Maxwell 12软件简介Maxwell软件发展历程初期阶段Maxwell最初由Ansoft公司开发，专注于电磁场仿真分析，为后续版本奠定了基础。
逐步发展随着计算电磁学理论的进步和计算机性能的提升，Maxwell软件在算法、功能和界面等方面不断优化和完善。
最新版本Maxwell 12作为当前最新版本，集成了诸多新技术和新功能，为用户提供了更加高效、精确的电磁场仿真解决方案。
高效能计算丰富的材料库强大的后处理功能易用性Maxwell 12版本特点与优势01020304采用先进的数值算法和并行计算技术，大幅提高仿真速度和精度。
内置大量材料模型，支持用户自定义材料属性，满足各种复杂应用场景的需求。
提供丰富的后处理工具和可视化选项，帮助用户更直观地理解和分析仿真结果。
界面友好，操作简便，支持多种CAD 软件导入功能，降低用户学习成本和使用门槛。
利用Maxwell 12对电机进行电磁场仿真分析，优化电机结构和性能参数，提高电机效率和可靠性。
电机设计与优化通过仿真传感器在不同工况下的电磁场分布和传输特性，指导传感器设计和改进。
传感器设计与分析利用Maxwell 12分析无线通信设备的天线辐射特性、电磁兼容性和信号完整性等问题，提高设备性能。
无线通信设备设计结合实际案例介绍Maxwell 12在电磁场仿真分析中的具体应用和效果展示，帮助用户更好地理解和掌握软件功能。
案例分析应用领域及案例分析02Maxwell 12界面与基本操作软件界面布局及功能区域介绍包括菜单栏、工具栏、项目栏、属性栏和状态栏等。
用于显示和编辑三维模型，支持多种视图模式。
提供场景导航和对象管理功能，可快速定位和操作对象。
基于Ansoft 12的小功率开关磁阻电动机仿真研究
对 小功 率开 关磁 阻电动机 在 小型 电动 车上 的应 用有一 定 的参考 作 用 。
关 键 词 ： 关 磁 阻 电 动 机 ； ｓｆ Ｍ ａ ｗｅ ； 开 Ａｎ ｏｔ ｘ ｌ 电动 车 ｌ 中 图分 类号 ： ＴＭ ５ ３２ 文献标 志 码 ： Ａ
ＬＩ ｕａ ｃ Ｎ Ｙ ｎ ｈｕｎ， Ｙ Ｅ ｎ Ｂａ ｇｙａ ｎ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌａ ｄ Ａｕ ｏ ｔｖ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｓ ｕ ｈ Ｃ ｉ ａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １ ６ ０ Ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｃ ａ ｉａ ｎ ｔ ｍｏ ｉ ｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｔ ｈ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｇ ｈ ｕ ５ ０ ４ ，Ｃｈ ｎ ） ｉａ Ａｂ ｔａ ｔ Ｌｏ ｐ ｗｅ ｗｉ ｈ ｄ ｒ ｌ ｃａ ｃ ｏ ｏ （ ＲＭ ）ｈ ｓｂ ｅ ｄ ｓ ｒ ａ ｌ ｓ ｄ ｉ ｍａｌｅｅ ｔ ｉ ｃ ｒ ｕ ｈ ａ ｏ ｆｔ ｕ ｉ ｍ ｓｒ ｃ ： ｗ— ｏ ｒｓ ｔ ｅ ｅ ｕ ｔ ｎ ｅｍ ｔ ｒ Ｓ ｃ ａ ｅ ｎ ｗｉ ｅ ｐ ｅ ｄ ｙ ｕ ｅ ｎ ｓ ｌ ｌ ｃ ｒｃ ａ ｓ ｓ ｃ ｓ ｇ ｌ ｏ ｒｓ
基 于 Ａｎ ｏｔ ｓｆ １ ２的小功 率 开 关磁 阻 电动机 仿 真研 究
林 远春 ， 叶邦 彦
（ 南理工大 学 机械 与汽车工程 学院， 东 广州 ５０４） 华 广 １ ６ ０
摘 要 ： 近年 来 ， 小功 率 开 关磁 阻 电 动机 （ ｗｉ ｈ ｄＲｅｕｔｎ ｅＭｏｏ ， Ｓ ｔ ｅ ｌｃａ ｃ ｔｒ 简称 Ｓ Ｍ） 小型 电动 车 中 ｃ Ｒ 在 （ 高 尔夫观 光 电动 车 、 逻 车 等） 应 用越 来越 广 ， 文基 于 Ａｎ ｏｔ 件 的 Ｒ 如 巡 的 本 ｓｆ 软 Ｍｘ ｒ 模 块 建 立 ４相 ８ ６ ｐｔ ／
ANSOFT仿真中的初始位置和编码器零点分析
ANSOFT仿真中的初始位置确定方法和编码器零点分析在永磁电机ANSOFT仿真中，需要设置转子的初始位置，目的是为了让转子的磁钢N极轴线和A相绕组轴线对齐，这是计算的起点。
编码器Z信号也需要矫正使之能够反映转子位置的零点，这两者之间实际上反映的是同一个问题，不过一个使用在电机计算上，一个使用在驱动控制上。
本文就此问题展开探讨。
一、ANSOFT的初始位置1、本例以12槽10极为例说明，因为整数槽比较简单，直接看绕组分布就可以找到A相轴线，这里以分数槽说明：左图显示在ANSOFT模型选项下转动设置初始角，下图是在0时刻转子和磁钢相对位置2、上面的15度是如何确定呢，这部分将做一个详细的分析，首先我们先画出12槽10极的绕组“齿磁势矢量图”，为什么这样称呼，先看下图上面的箭头代表线圈磁势轴线正方向，对于类似于例子中的集中绕组，一个齿绕一个线圈数，和定子齿轴线重合，序号命名和ANSOFT线圈相对应，这样便于分析，因为磁势可代表电枢反应磁场的方向，所以这里取名为“齿磁势矢量图”，ANSOFT在做瞬态场分析时，首先确定0时刻定转子的相对位置，而且要求该时刻定子A相轴线和转子磁钢N极轴线重合，上面的“齿磁势矢量图”即是依次原则画出磁钢位置，怎么和ANSOFT相对应起来呢？ANSOFT做瞬态场分析时为了加快仿真时间，用最小的对称模型，12槽10极对应的是半个单元机（奇对称），所以只用到了0到5共6个连续的齿，齿上对应线圈相应的按照0到5编号，加激励是线圈也依次编号。
继续分析“齿磁势矢量图”，3根紫红色细实线将单元机分为6个相带，因此0号线圈和5号线圈属于A相A相带，和规定磁势轴线正方向相同，正方向绕制，6和11属于A相绕组X相带，和规定磁势正方向相反，反方向绕制，这样合成的A相磁势轴线既为图示绿色细实线。
那这个图形和上面第二幅图能一致吗？答案是肯定的，找到两个连续齿，就能确定合成磁势的位置，本例中，2和3号线圈磁势轴线关于绿色细实线对称，即这两个齿形成的槽轴线和A相轴线相重合，即为瞬态场分析中0时刻的位置，这样就和第二幅图瞬态场分析的1/2模型对应起来。
Maxwell12应用培训教程pdf
本次培训不仅让我掌握了Maxwell 12的基本操作，还激发了我对电磁仿真领域的浓厚兴趣。希望未来能 够在这个领域取得更多的成就。
未来发展趋势预测及建议
随着计算机技术的不断发展，电磁仿真 软件的计算能力和精度将不断提高，未 来可能会实现更加复杂和精细的仿真分
析。
针对Maxwell 12软件本身，建议开发 团队继续优化算法、提高计算效率，并 增加更多实用的功能和工具，以满足用
学员心得体会分享环节
学员A
通过本次培训，我深刻体会到了Maxwell 12在电磁仿真领域的强大功能和易用性，同时也学到了很多电磁场和有限 元分析的理论知识，收获颇丰。
学员B
在建模和仿真过程中遇到了一些问题，但通过老师的耐心指导和同学们的互相帮助，最终都得到了解决。这种学习方 式让我更加深入地理解了仿真流程和注意事项。
应用领域与案例分析
01
电机设计领域
Maxwell12可以应用于电机设 计领域，对电机的性能进行准 确的仿真分析，包括电机的效 率、转矩、温升等关键参数。 通过案例分析，可以展示 Maxwell12在电机设计中的应 用效果。
02
变压器设计领域
Maxwell12可以对变压器的电 磁性能进行仿真分析，包括变 压器的漏磁、损耗、温升等关 键参数。通过案例分析，可以 展示Maxwell12在变压器设计 中的应用效果。
04
Maxwell12建模与网格划 分技巧
几何建模方法及实例演示
基本几何形状创建
利用Maxwell12提供的基本几何 形状工具（如长方体、圆柱体、 球体等）进行模型的初步构建。
复杂几何形状处理
对于复杂的几何形状，可以使用 CAD软件（如SolidWorks、 AutoCAD等）进行建模，然后
ansoft仿真实验
电磁场仿真报告
——运用Ansoft软件验证镜像法的正确性
一、问题描述
一带电量为q=0.1C的点电荷，下方为一无限大接地导体平面，求导体平面上半空间的电场分布。
（如图（1））
根据镜像法，在导体平面下方与点电荷对称的点处放置一个带电量q’=-0.1C的点电荷，并把导体平板撤去，则两电荷共同在平板上半空间内产生的电场分布与要求的电场分布相同。
（如图（2））
图（1）图（2）
二、运用Ansoft求解两个静电场。
1、新建project：
2、绘制两个2D图形：
3、定义材料特性。
pic1
pic2
4、定义边值条件。
pic1中点电荷0.1C，导体平面电势为0，气球边界。
pic2中两个点电荷分别为0.1C与-0.1C，气球边界。
5、mash 设定。
6、求解静电场。
7、后处理。
（1） phi
（2） mag E
（3） mag D
（4）E Vector
设置spacing ：
（5）D Vector
（6）Energy
pic1：
pic2：
三、实验结论。
通过对两个实验结果的对比分析，结果表明：两个实验中，在上半部分空间，无论求解电位φ、场强︱E︱、电位移矢量︱D︱、还是求解场强E、电位移矢量D、能量（Energy）。
两个结果都是相等的。
这就说明要计算pic1中的场，完全可以用pic2中的场上半部分来代替。
所以：静电场中的镜像法是正确的。
使用Ansoft Designer仿真威尔金森型功分器的经验总结
使用Ansoft Designer仿真威尔金森型功分器的经验总结老马2012.8.5 由于项目需要，想设计一个威尔金森型功分器，工作频点在12GHz左右。
先用ADS仿了一下，效果不太理想。
一则隔离度非常差，只有不到-10dB，再则ADS的版图操作不是很灵活。
希望在Ansoft Designer中验证一下，可是到处都搜不到相关的示例。
百般周折，总算完成了仿真，于是写了几点总结，供旁人参考和指正。
提前声明，本仿真的结果未经过实验验证，因为通常认为，12GHz已经超出了威尔金森型功分器的适用频段范围（X波段以下），此时隔离电阻的寄生参数会对器件的性能产生不可预知的影响。
本文目的仅在于总结软件的使用经验，尤其隔离电阻在版图仿真中的添加方法。
1.在仿真Wilkinson功分器时，隔离电阻的添加是最大的困难。
虽然Ansoft Designer的原理图元件库中提供了薄膜电阻（Components->Microchip->…），但是无法导入到版图中，因此版图中隔离电阻实际上是用一个2端口网络来代替，在Ansoft Designer的安装目录中的Examples文件夹中，有两个威尔金森功分器的示例，wilk_c和wilk_k，其中wilk_k 是有隔离电阻的示例。
在Planar EM界面中，2端口网络可通过Draw菜单中的N-port项添加。
若要令端口1与功分器微带线的某个边缘连接，需先通过按钮选中该边缘，然后按住Ctrl键，点选对应端口1，点击Connection按钮就完成了连接。
关于2端口网络的设置，参照wilk_k中的参数。
对S参数的设置本人尚未弄懂，望高手指点。
2.在版图仿真之前，要通过Mesh Overlay选项查看一下网格的划分是否正常，如果存在因未对齐而导致的密集的小网格，必须调整版图，否则是肯定仿不出正确结果的。
另外，如果版图是从外导入进来的，一般都需要合并一下(全选->Merge Polygons->Union)3．Ansoft Designer也能像ADS一样由原理图生成版图，方法是通过Circuit菜单中的Layout Editor项。
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电磁场Ansoft 12 仿真作业
第四题：
研究镜像法求解静电场
要求：掌握镜像法去接静电场的原理。
建立模型，分用镜像法及普通模型求解其电场分布图，并进行比较，总结。
例如：建立如下两种模型进行仿真，观察其电场分布。
可求解导线与理想地面之间的电容，及两根导线间的电容值进行对比。
本实验要研究的内容是通过maxwell来进行仿真导线与地面之间的电场分布，导线与导线之间的电场分布，在保证两种情况下的距离比为1：2.然后求得两种情况下的导线与地间电容，导线与导线之间的电容，并进行比较。
首先了解镜像法在求解静电场的原理分析：
像法法的实质是把实际上分片均匀媒质看成是均匀的，并在所研究的场域边界外的适当地点用虚设的较简单的电荷分布来代替实际边界上复杂的电荷分布(即导体表面的感应电荷或介质分界面的极化电荷)。
根据唯一性定理，只要虚设的电荷分布与边界内的实际电荷一起所产生的电场能满足给定的边界条件，这个结果就是正确的。
第一个仿真过程
模拟导线与地之间的电场分布，并求得电容。
仿真步骤
打开maxwell软件，建立二维模型，进入Maxwell 2D下方的Solution Type ，设置成电场分布模式
运用绘制圆的工具和绘制矩形的工具绘制出下图所示的图形
实际振子所加的激励源为1V，下方的理想导体的电势为0V
实际振子和下方的导体选用的材料是perfect conductor。
对最大的矩形设置边界条件为
然后单机maxwell2D 下拉菜单的mesh opeartions ,接着点击Assign- On selection- Length based ，
单击，得到
使用默认设置。
接着便可以点击Analize All，然后选中所有的图，右键Fields， E ，MagE,得到图形
计算电容：在图形上右键选择Assign Parameters，接着单击Matrix。
选中导线界面和下方的导体
点击Analize All，在Maxwell 2D 下拉菜单选择Results,接着选择Solution Data，得到电容值
电容值为-22.434pF。
通过第一个实验过程得到实际振子和导体之间的电场分布，以及两者之间的电容、同时可以
从电场分布中观察到电场线是沿弧线向下并垂直与理想导体表面，符合理论上的场分布。
第二个仿真过程
模拟导线与导线之间的电场分布，并求得电容。
打开maxwell软件，建立二维模型，进入Maxwell 2D下方的Solution Type ，设置成电场分布模式
运用绘制圆的工具绘制出下图所示的图形
上方振子所加激励源为1V，下方的镜像振子所加激励源为-1V。
最大的矩形提供显示电场分布的区域，其边界条件设立为
，其添加的材料默认为真空。
对两个振子添加材料为perfect conductor，
然后单击maxwell2D 下拉菜单的mesh opeartions ,接着点击Assign- On selection- Length based ，
默认设置。
接下来，然后单机maxwell2D 下拉菜单的Analysis setup 的Add solution
setup,
默认设置。
接着便可以点击Analize All，然后选中所有的图，右键Fields， E ，MagE,得到图形
则可看到两振子的电场分布图。
计算电容：
选中振子，右键选择Assign Parameters，接着单击Matrix。
进行电容求解设置：
点击Analize All，在Maxwell 2D 下拉菜单选择Results,接着选择Solution Data，得到电容值：
可得到两振子之间的电容值是C2=-8.9131.
分析以上两个仿真程序所得到的电容值C2=-8.9131pF,C1=-22.434pF，C2约为C1的一半，从仿真的图形可以看出电场强的部分和电场弱得部分，这表现了电场线的浓密长度，电场线的方向和导体垂直，由此可判断图形的正确性。
使用镜像法得到的电场分布图形相当于，导线与导体之间的电场分布图和其关于导体镜像所得图形的加和，同时考虑到电容值的关系，因此导线和导体之间的电场分析可以借助两个导线之间的电场关系，同样两个导线之间的电场分析也可以借助一个平行板理想导体。