电磁场仿真作业ansoft
期末电磁场大作业
一、问题描述为了完成此次永磁同步电机二维静态磁场仿真分析。
应用Ansoft Maxwell 12软件进行了仿真研究。
设置的三相永磁同步电机参数为：定子外径为180mm，定子内径为120mm，气隙长为0.6mm，永磁体厚度为4mm，转子内径为15mm，定子槽数为36，定子级数为4。
定子绕组为双层绕组。
采用整个电机为求解域。
二、仿真方法Ansoft Maxwell 12软件，Ansoft Maxwell作为世界著名的商用低频电磁场有限元软件之一，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。
它主所基于的麦克斯韦微分方程，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，Ansoft Maxwell不仅可以对单个电磁机结构进行数值计算，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、航天航空、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公司的Maxwell是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件。
包括静电场、静磁场、时变电场、时变磁场、涡流场和温度场计算等，可以用来分析点击、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁场装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。
三、具体仿真过程（一）绘制几何模型1.设置绘图单位执行菜单命令Modeler/Units，选择几何模型单位为mm。
Ansoft Maxwell简介与电场仿真实例PPT精选文档
4.设置计算参数（可选）
计算电容值：Maxwell 3D> Parameters > Assign > Matrix
计算参数
Force，力（虚位移法） Torque，转矩 Matrix，矩阵参数（对于静电场问题：部分电容参数矩阵）
静电独立系统— D 线从这个系统中的带电体发出，并终止于该系统 中的其余带电体，与外界无任何联系，即系统中，总净电荷为0。
12
继续建模：绘制外层屏蔽层模型 从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。 选中Outer模型和Air模型： Edit > Select > By Name
Shift+鼠标左键
13
继续建模：绘制外层屏蔽层模型 从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。
Modeler > Boolean > Subtract
双击
双击改名：Inner
单击改模型颜色
单击设置材料 ：copper
11
继续建模：绘制外层屏蔽层模型 选中已建立的Inner模型，Ctrl+C， Ctrl+V
建立第2个圆柱体，命名为Outer，材料：Copper
双击修改模型尺寸 同理，建立第3个圆柱体，半径改为1mm，命名为Air，材料：vacuum 从Outer模型中减去Air模型，得到外层屏蔽层模型。
瞬态场（Transient Field）
用于求解某些涉及到运动和任意波形的电压、电流源激励的设 备。该模块能同时求解磁场、电路及运动等强耦合的方程，因 而可轻而易举地解决上述装置的性能分析问题。
4
Ansoft仿真步骤
选择求解器类型 建模
设置材料属性（电 导率，介电常数， 磁导率等）
ansoft操作步骤
a n s o f t操作步骤(共23页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-1、创建二维电磁设计模型Utility Menu-project-insert Maxwell 2D design2、选择模型设计坐标系以及电磁分析求解器Utility Menu-Maxwell 2D design-Solution type→Cartesian xy （笛卡儿坐标）-Transient（瞬态）(1)电磁场的geometry [dʒi'ɔmitri] mode 几何模型有：平面xy坐标系和轴对称坐标系(2_1)磁场Magnetic分析类型有：Magnetostatic [mæɡ,ni:təu'stætik] 静磁的Eddy current 涡流Transient ['trænziənt ] 瞬态场(2_2)电场Electric分析类型有：electrostatic [i,lektrə'stætik] 静电AC conduction [kən'dʌkʃən]传导DC conduction3、建模建模命令：Utility Menu-Draw-相关指令(1)初级铁心绘制矩形（初级铁轭：0，0—@316，50）绘制矩形（齿槽：，0—@12，35）-复制齿槽（edit-duplicate-along line-选择基点dx=，dy=0，total num=15）Boolean-substract运算减去中间槽部定义初级名称为CORE、材料（steel-1008）、颜色等属性。
(2)线圈绘制矩形（线圈：，1—@10，16）→纵向复制（dx=0，dy=17；total num=2）选择槽1内的两个线圈横向复制（dx=，dy=0，total num=15）定义线圈材料（copper）、颜色等属性/注意：可以先确定线圈的属性在进行复制等命令，以免重复定义/（3）次级铝板绘制矩形（铝板：-50，-3—@150，-3）定义次级铝板（aluminum）、颜色等属性。
ansoft实验报告
电磁场ansoft软件应用作业姓名学号班级静电场范例：一、题目单心电缆有两层绝缘体，分界面为同轴圆柱面。
已知，R1=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R4=31mm,内导体为copper，外导体为lead，中间的介质ε1＝5ε0, ε2＝3ε0, ,内导体U=100V，外导体为0V求1用解析法计算电位，电场强度，电位移随半径的变化，计算单位长度电容和电场能量。
2用ansfot软件计算上述物理量随半径的变化曲线，并画出电压分布图，计算出单位长度电容，和电场能量二、解答1、解析法：在介质中取任意点P ，设它到电缆中心距离为r 。
过P 点作同轴圆柱面，高为l 。
该面加上上下两底面作为高斯面S 。
Drl S d D S)2(π=⋅⎰ε11DE = ε22DE =⎰⎰+=RR drR R dr U E E 322121将方程联立，代入数据解得：m V r E /05.731≈，m V r E /75.1212≈所以 12921158.8573.05 3.23/1010D C r r mE ε--⨯⨯⨯=⋅==电位rR RR dr dr l d E r rE E ln 05.7341.236232211--=⋅+⋅=⋅=⎰⎰⎰∞ϕ VrRdr l d E rrE ln 75.12192.426322--=⋅=⋅=⎰⎰∞ϕ V电场能量97211 3.23 1.181173.05221010e D r r E rω--⨯⨯=⋅=⋅⋅=3Jm97222 3.23 1.9711121.75221010e D r r E rω--⨯⨯=⋅=⋅⋅=3Jm单位长度电场能量2312776321212222(1.18ln 1.97ln ) 1.02101010e e e R R rdr rdr J m R R R R W R R πππωω---=+=⋅⨯⋅+⨯⋅=⨯⎰⎰单位长度电容6102222 1.0210 2.0410100e W C F m U --⨯⨯===⨯2、ansoft 仿真根据题目的要求，利用Maxwell—2D仿真建立相应的模型。
AnsoftMaxwell14仿真一个实例
Ansoft Maxwell 14 仿真一个实例首先是建立一个RMxprt文件，选择电机类型为下图的Line-StartPermanent-MagnetSynchronous Motor接下来就是输入参数了：这个我想大家肯定都知道怎么输入参数，只要在左边工程栏双击相应的对象就可以弹出这些参数的输入对话框，现分别将这些参数以图片的形式展示如下，只要按照下面的参数输入即可在这里磁钢材料NTP264H是要自己定义的，可能你有疑问，这个Danper是怎么出来的，嗯，只要右键”Rotor’ ,选择Insert Danper，就可以了所有参数输入完毕，现在要定义个求解设置，右键“Analysis”添加一个setup，这个就是模型了绕组的连接如下求解结果好了，现在只要一键导入到maxwell14 2D瞬态场里去分析即可，右键Analysis setup 的creat Maxwell design ，auto setup 要打勾导入模型如图，是1/4模型因为是1/4模型，所以要设置一个Symmetry Multiplier ，右键”model”,就可以看到，设置如下现在我们做电机在零负载转矩的起动：点击“model”的树，将其展开，双击Motion setup 作如下设置为了得到，更好的仿真图像，我们还需设置一下，仿真时间，双击Solve setup 作如下设置可以进行求解仿真了，，赶紧试试吧一下就是在零负载转矩的情况下的得出的各种起动时间图，注意哦，横轴的时间单位是毫秒（ms）做完了以上的仿真，我们还想做一个电机在额定负载下的起动过程，很简单，你把上面的文件复制一下，然后改一下名称，结果如图然后双击负载的那个，只要改一个参数就可以，要改的参数，在motion setup里（上面有提到过的）将load Torque 设置成如下就可以，然后开始让电脑开始仿真（Analys all）结果的图如下。
Ansoft-Maxwell课程作业
Ansoft-Maxwell课程作业介绍Ansoft-Maxwell是一款专业的电磁场仿真软件，它可以用于解决基于电磁现象的各种问题。
在本课程中，我们将学习如何使用Ansoft-Maxwell进行电磁场仿真，并完成相应的课程作业。
安装在开始本课程之前，需要先安装Ansoft-Maxwell软件。
Ansoft-Maxwell可以从官方网站上下载安装包进行安装。
安装时需要注意选择合适的操作系统版本，同时还需要安装相应的许可证。
基本操作在学习Ansoft-Maxwell之前，需要了解一些基本的操作：1.新建项目：在Ansoft-Maxwell的主界面中，点击“新建项目”按钮，可以创建一个新的电磁场仿真项目。
2.导入图形模型：Ansoft-Maxwell支持导入多种图形模型格式，例如STEP、IGES、Pro/E等，可以通过“文件-导入”功能来导入相应的图形模型。
3.设定仿真参数：在进行电磁场仿真之前，需要设定一些参数，例如工作频率、网格精度等等。
4.仿真计算：可以通过“仿真-计算”菜单来开始进行电磁场仿真计算。
5.结果分析：仿真计算完成后，可以通过“结果-查看场量”功能来查看仿真结果。
同时，Ansoft-Maxwell还支持对仿真结果进行后处理和可视化分析等操作。
课程作业在本课程中，我们将完成以下两个电磁场仿真作业：作业一：电磁场结构的仿真在这个作业中，我们需要对一个具有固定边界条件的电磁场结构进行仿真。
在仿真过程中，需要设定工作频率、电介质等参数，并分析出电磁场的分布情况和电磁场强度等相关信息。
作业二：电磁场与物体的相互作用仿真在这个作业中，我们需要对一个由电磁场和物体组成的系统进行仿真。
在仿真过程中，需要设定电磁场的源和物体的材料性质等参数，并分析出电磁场的分布情况和物体在电磁场中的受力情况等相关信息。
总结Ansoft-Maxwell是一款功能强大的电磁场仿真软件，它可以用于各种电磁场仿真问题的解决。
Ansoft在工程电磁场中的应用
• 图12 永磁体模型
14. 创建电机转子冲片模型。执行Draw/Circle命令，原点为 （0，0），半径为49mm和19mm的两个圆，名字分别为 “rotor”和“rotor1”。 15.选择“rotor”和“rotor1”，执行 Modeler/Boolean/Substract命令，得到电机模型，如图13所 示。 16.利用图标 建立求解区域。
2）选择“Br1”，利用图37所示，将面变为线。
3）由图38-39所示，得到负载气隙磁密分布图。
图37 Br1由面变线
•
图38 显示Br1的磁密曲线
图39 负载气隙磁密分布图
•
7. 极间漏磁因数
1） 利用图标
绘制4个点，分别为P1,P2,P3,P4，如图所示;
2）利用图40-41所示，求出各点的AZ值；
图14 绕组属性赋值
•
2.定子和转子的赋值方法与绕组的赋值相同。如图15-17所 示。
图15 添加材料属性图
图16 添加材料库 •
图17 材料赋值
•
若是需要一种新材料，可以通过输入其bh曲线进行赋值。 如图18所示。
图18 BH曲线编辑器 •
3.永磁体的赋值。进入材料管理器，单击Add material按钮， 在Material Name中输入P-Mag。在矫顽力Hc中输入947000，单位为A/Meter；在剩余磁感应强度Br中输入 1.25，单位为tesla，如图19所示。
• 图22 电机绕组分布图
2.加载电流激励源。选择“A_Phase”相六个绕组，执行 Maxwell 2D/Excitations/Assign/Current命令，如图22所示。
• 图22 电流源的设置
3.加载边界条件。执行Edit/Select/Edge命令，选择定子外圆。执行 Maxwell 2D/Boundaries/Assign/Vector Potential命令。
ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较.
期末大作业题目：简单直流致动器ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者姓名：柴飞龙学科（专业）：机械工程学号：21225169所在院系：机械工程学系提交日期2013 年 1 月1、 背景简述：ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。
而ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件，如传感器、调节器、电动机、变压器等。
本人在实验室做的课题涉及到电机仿真，用的较多的是ansoft 软件，因为其对电机仿真的功能更强大，电机功能模块更多，界面友好。
现就对一电磁场应用实例，用ANSYS 进行仿真分析，得到的结果与ansoft 得到的结果进行简单核对比较。
2、 问题描述：简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开的部件组成，线圈中心点处于空气隙中心。
衔铁是导磁材料，导磁率为常数（即线性材料，r μ=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（1=r μ），匝数为2000，线圈励磁为直流电流：2A 。
模型为轴对称。
3、 ANSYS 仿真操作步骤：第一步：Main menu>preferences第二步：定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete第三步：设置单元行为模拟模型的轴对称形状，选择Options（选项）第四步：定义材料Preprocessor>Material Props>•定义空气为1号材料(MURX = 1)•定义衔铁为2号材料(MURX = 1000)•定义线圈为3号材料(自由空间导磁率，MURX=1)第五步：建立衔铁面、线圈面、空气面Preprocessor>Modeling>Greate>Area>Rectangle>By Dimensions 建立衔铁面建立线圈面建立空气面最终结果第六步：用Overlap迫使全部平面连接在一起Preprocessor> Modeling>Booleans>Operate> Overlap>Areas 按Pick All第七步:平面要求与物理区和材料联系起来Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas用鼠标点取衔铁平面Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas选取线圈平面第八步：加磁通量平行边界条件Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>boundary>Vector Poten>Flux par’1>On lines选取如下边界线段第九步：智能尺寸选项来控制网格大小Preprocessor>-Meshing>Size Cntrls>smartsize>basic第十步：网格生成Preprocessor >Meshing>Mesh>Areas>Free>Pick All结果如下：第十步：衔铁定义为一个单元组件（1）选择衔铁平面Utility>select>entities（2）选择与已选平面相对应的单元（3）图示衔铁单元Utility>plot>elements第十一步：使单元与衔铁组件联系起来Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component第十二步：加力边界条件标志Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>Magnetic>Flag>Comp Force第十三步：给线圈平面施加电流密度（1）选择线圈平面Utility>Select>Entity（2）得到线圈截面积.Preprocessor>Modeling>Booleans>Operate Operate>Calc Geometric Items>Of Areas选择OK（3）将线圈面积赋予参数CAREAUtility>Parameter>Get Scalar Data第十四步：把电流密度加到平面上Preprocessor> Solution>Define loads>Apply>Excitation>Curr Density>On Areas第十五步：solve进行计算Preprocessor> Solution >solve>electromagnet>Static Analysis>Opt & Solve第十六步：后处理（1）生成磁力线圈General Postproc>plot results>Contour Plot>2D flux lines（2）计算电磁力General Postproc>Elec&Mag Calc>Component Based>Force(3)显示总磁通密度值(BSUM)General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solution最后结果如下：此时，完成了用ANSYS仿真分析简单直流致动器的全部过程，之后将附上用ansoft 仿真同一简单直流致动器的结果并做简单比较。
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电磁场ansoft软件应用作业
——静电场部分
TYP
电气0906
09291183
一、题目
单心电缆有两层绝缘体，分界面为同轴圆柱面。
已知，R1=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R4=31mm,内导体为copper，外导体为lead，中间的介质ε1＝5ε0, ε2＝3ε0, ,内导体U=100V，外导体为0V
求
1用解析法计算电位，电场强度，电位移随半径的变化，计算单位长度电容和电场能量。
2用ansfot软件计算上述物理量随半径的变化曲线，并画出电压分布图，计算出单位长度电容，和电场能量
二、解答
1、解析法：
在介质中取任意点P ，设它到电缆中心距离为r 。
过P 点作同轴圆柱面，高为l 。
该面加上上下两底面作为高斯面S 。
D
rl S d D S
)2(π=⋅⎰
ε
1
1D
E = ε
2
2D
E =
⎰⎰+=R
R dr
R R dr U E E 322121
将方程联立，代入数据解得：
m V r E /05.731≈
，m V r E /75
.1212≈
所以 12
9
2
1158.8573.05 3.23/1010D C r r m
E ε--⨯⨯⨯=⋅==
电位
r
R R
R dr dr l d E r r
E E ln 05.7341.236232211
--=⋅+⋅=⋅=⎰⎰⎰
∞
ϕ V
r
R
dr l d E r
r
E ln 75.12192.426322
--=⋅=⋅=⎰⎰
∞
ϕ V
电场能量
9
7
2
11 3.23 1.181173.05221010e D r r E r
ω--⨯⨯=⋅=⋅⋅=3
J
m
9
7
2
22 3.23 1.9711121.752210
10e D r r E r
ω--⨯⨯=⋅=⋅⋅=3
J
m
单位长度电场能量
231277632
12
12
222(1.18ln 1.97ln ) 1.02101010e e e R R rdr rdr J m R R R R W R R πππωω---=+=⋅⨯⋅+⨯⋅=⨯⎰⎰单位长度电容
6
1022
22 1.0210 2.0410100e W C F m U --⨯⨯===⨯
2、ansoft仿真
根据题目的要求，利用Maxwell—2D仿真建立相应的模型。
（1）利用几何建模器，建立题目相应的几何模型
（2）根据已画几何模型，填入相应的物质。
其中最外层为真空，从外往里分别为copper，ε2＝5ε0, ε3＝3ε0和lead。
（3）定义边界、源、气球。
如下图所示，分别为外层0V，内层100V，外界为气球。
（4）求解量的设定。
外圈接地。
（5）网格的生成。
到现在为止建模任务已经完成。
如下图。
（6）问题的求解
1）E分布的图形。
2）D分布的图形。
3）静电能量分布的图形。
4）电容的计算。
可知，计算所得的电容为2.0324E-10 F，与计算结果相符。
三、学习心得
刚开始接触Ansoft时，感觉很困难，但是经过一段时间的学习以后，感觉这个软件用起来还是挺方便的。
这也使我对于有限元法和Ansoft有了一定的了解，对于利用仿真的方法形象的模拟静电场有了一定的体会。
在进行静电场仿真的时候，我也遇到了许多的问题。
比如说，不知道还要设定气球边界，结果使左后生成的图只是集中在画图的小区域中，而气球边界是用来模拟无限大的求解区，可以有效的隔绝模型外的电荷源或电压源。
再比如说，一些参数的设定上，在最后生成矢量图的时候，由于size与spacing的设定不好，出现了箭头过疏与过密的问题；其他参数的设定，一般情况下，我都是用系统的建议值。
这次的静电场仿真作业让我对静电场有了更加深入的了解，同时对解析法有了更加深刻的体会。
基本掌握了Maxwell的基本操作，对利用计算机工具求解电磁场问题有了更加深刻的认识。