Maxwell应用培训西安交通大学电气工程学院
西安交通大学高压电力系统及电器设备科研近况
西安交通大学高压电力系统及电器设备科研近况
佚名
【期刊名称】《高压电器》
【年(卷),期】1960(0)1
【摘要】西安交通大学在不断深入学习八届八中全会文件的基础上掀起了教学、科研、生产劳动全面的跃进和思想工作双丰收的1960年元旦献礼运动。
在这次献礼运动中有关高压电力系统及高压电器设备的各专业教研组鼓足干劲。
【总页数】2页(P60-61)
【关键词】西安交通大学;电器设备;高压电力系统;高参数电力系统;近况
【正文语种】中文
【中图分类】G6
【相关文献】
1.学科交叉圆科研梦砥砺前行走创新路——记西安交通大学信息与通信工程学院教授闫森 [J], 舒铭泽; 江珊; 舒鹏
2.学科交叉圆科研梦砥砺前行走创新路——记西安交通大学信息与通信工程学院教授闫森 [J], 舒铭泽; 江珊; 舒鹏
3.勇于探索快乐科研——记西安交通大学能源与动力工程学院副教授钱苏昕 [J], 刘有婷
4.潜心科研路漫漫愿得此身长报国——记西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室副主任范学领 [J], 王文丽
5.三十余载初衷不移矢志攻克算法难题——西安交通大学非线性动力学研究所科研侧记 [J], 干思思
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Matlab和Maxwell软件在电磁场上机实践中的应用
Matlab和Maxwell软件在电磁场上机实践中的应用
贺富堂
【期刊名称】《高校实验室工作研究》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】工程电磁场上机实践课是理解电磁场抽象概念，学习计算机应用软件的
一个很好的平台。
本文提出了一种将Matlab和Maxwell软件引入电磁场上机实
践中的一种教学方法。
该方法提高了学生的课程兴趣，加深了对“场”概念的理解，多方位获得了满意的教学效果。
【总页数】2页(P31-32)
【作者】贺富堂
【作者单位】西安交通大学电工电子教学实验中心,陕西西安710049
【正文语种】中文
【中图分类】G424.1
【相关文献】
1.Matlab软件在电机电磁场有限元分析中的应用 [J], 汪玉凤;宋占松;于广彬
2.基于Matlab软件的函数运算在实践中的应用 [J], 乔思源
3.MATLAB软件在《信号与系统》课程实践中的应用 [J], 肖林;张永胜
4.PSpice软件变参数方法在电路上机实践中的应用 [J], 贺富堂;
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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。
Maxwell12应用培训教程
假设平行极板相对板间距离足够大，即平板电容器之间电场分布可近似为 平行平面场，故采用XY平面建模分析； 考虑极板的厚度，并为降低极板边缘效应，在极板两侧边采用圆弧过渡； 设极板之间充满相对介电常数er=6的均匀电介质； 设极板截面长为100mm 端部圆弧为 R2.5 的半圆 板间距离为10mm 板间电压差为1000V
5
Maxwell 图形界面
菜单栏，下面是各菜单对应的快捷按钮
模型结构、坐标系、 计算结果都在此栏 显示
工程管理栏 （最重要，所 有计算步骤都 在其中）
模型部件 管理栏 模型属性管理（名称，尺寸， 材料，颜色，透明度等）
信息提示栏（成功， 错误原因都有提示）
计算进度在此查看
6
2D XY Plane Model —— Parallel Plate
点击选择材料
12
选择材料时弹出的对话框
在此输入材料名 称，如铜copper， 铝aluminum， 可以根据名称直 接搜索
对于在材料库中没有的材料要进行新的定义，但一般常见材料 如铝，铜等都可以在库中找到
13
施加边界条件和源
按照提示的顺序点击并选择边界条件 Boundary和激励Excitations选项 （也可在模型部件管理栏右击相应部件Assign Boundary或者 Excitation）
V12.1
Maxwell 软件应用
主要内容
• Maxwell软件应用简介
• Maxwell软件的安装过程
• Maxwell 2D 界面功能
• 2D 电场计算建模 • 2D 模型求解
• 2D 图形后处理
2
Maxwell 软件简介
• Maxwell 软件是Ansoft公司仿真软件系列中的电磁场分析模块， 在安装时可以看到Maxwell程序文件是安装在名为Ansoft的文件 夹下的。 磁场模块
maxwell在工程电磁场中的应用
Maxwell在工程电磁场中的应用一、Maxwell方程组的提出Maxwell方程组是电磁学的基本方程，由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1861年至1862年提出，是描述电磁场的基本规律。
该方程组共有四个方程，分别是高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和高斯-安培定律。
这些方程不仅揭示了电场和磁场的本质，还预言了电磁波的存在，对电磁学理论和工程应用产生了深远影响。
二、Maxwell方程组的应用1. 电磁波Maxwell方程组预言了电磁波的存在，是现代通信技术的基础。
电磁波的频率范围广泛，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
通过调控电磁波的波长和频率，人类可以实现无线通信、遥感探测、医学影像和材料检测等各种应用。
2. 电磁感应根据法拉第电磁感应定律，改变磁场的大小或方向可以产生感应电动势。
基于这一原理，人们可以制造电感、变压器、发电机、电动机等各种电磁设备。
这些设备在能源转换、电力传输和电动车辆等方面发挥着重要作用。
3. 电磁场模拟Maxwell方程组可以用于建立电磁场的数学模型，通过计算机仿真分析电磁场的分布和变化规律。
这种模拟技术在电磁兼容性设计、天线设计、微波加热、电磁遮蔽等领域得到广泛应用，为工程师提供了重要的设计工具。
4. 电磁兼容性电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中能够正常工作而不受外部电磁干扰，同时也不会对外部环境产生过大的电磁干扰。
Maxwell方程组为电磁兼容性设计提供了理论依据，工程师可以根据电磁场的传播规律和相互作用特性，设计出具有良好电磁兼容性的电子产品。
5. 激光与光纤通信激光是一种特殊的电磁波，其特性由Maxwell方程组描述。
激光技术在通信、医疗、制造等领域有着广泛的应用，光纤通信系统通过光的全内反射传输信息，具有大容量、低损耗、抗干扰等优势。
三、Maxwell方程组的研究进展1. 电磁场理论Maxwell方程组是经典电磁场理论的基础，但在高能物理、凝聚态物理、光子学等领域，人们提出了相对论性电磁场理论、量子电磁场理论等新的理论框架，拓展了Maxwell方程组的适用范围。
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
Maxwell课件
超材料与超表面
超材料
具有天然材料不具备的超常物理性质的人工复合材料。
超表面
具有超常光学特性的二维材料，可实现对电磁波的任意调控。
计算电磁学
有限元法（FEM）
将问题域离散成许多小的网格单元，在每个单元上求解麦克 斯韦方程的近似解。
时域有限差分法（FDTD）
传导骚扰
Maxwell的传导骚扰分析可以预测电子设备通过电源线和其他导体产生的噪声对 其他设备的影响。
微波和射频
波导分析
Maxwell的波导分析可用于研究和设计微波和射频传输线系 统，例如波导、同轴线和微带线。
电磁波传播
Maxwell的电磁波传播分析可以模拟电磁波在各种介质和结 构中的传播，例如天线设计和无线通信系统。
恒定磁场的性质包括安培环路定律、法拉第电磁感应定律、 磁通连续性原理等。
时变电磁场
时变电磁场是指随时间变化的电磁场，其基本特征是能量转换和传播。
时变电磁场的性质包括麦克斯韦方程组、波动方程等。
02
maxwell方程的程序实现
程序实现方法
1 2
基于有限元方法
将连续的Maxwell方程离散化，转化为线性方 程组进行求解。
求解线性方程组的方法
直接求解法
利用矩阵的逆运算直接求解方程组，得到每个节 点的数值解。
迭代求解法
通过迭代逐步逼近方程组的解，直到满足一定的 收敛准则。
快速求解算法
采用快速算法如FFT等，对有限元离散后的方程 组进行快速求解。
03
maxwell方程的数值计算
有限元方法
区域离散：将连续的求解区域离散化为由有限个小的 子区域组成的集合
2024年Maxwell12应用培训教程-(多应用版)
Maxwell12应用培训教程-(多应用版)Maxwell12应用培训教程一、引言Maxwell12是一款功能强大的电磁场仿真软件，广泛应用于电子、电气、通信等领域。
本教程旨在帮助用户了解Maxwell12的基本操作和高级应用，提高用户在电磁场仿真领域的技能水平。
二、软件安装与启动1.软件安装（1）从官网Maxwell12安装包；（2）双击安装包，按照提示完成安装；（3）安装过程中，可根据需求选择安装路径、组件等；（4）安装完成后，启动软件，输入注册信息完成激活。
2.软件启动（1）桌面快捷方式或从开始菜单启动Maxwell12；（2）软件启动后，将显示主界面，包括菜单栏、工具栏、项目树、属性窗口等；（3）“新建”按钮，创建一个新项目。
三、基本操作与设置1.基本操作（1）工具栏中的“选择”按钮，选择项目树中的对象；（2）工具栏中的“移动”按钮，移动选中的对象；（3）工具栏中的“旋转”按钮，旋转选中的对象；（4）工具栏中的“缩放”按钮，缩放选中的对象；（5）工具栏中的“复制”和“粘贴”按钮，复制和粘贴对象。
2.设置（1）菜单栏中的“设置”选项，打开设置对话框；（2）在设置对话框中，可修改单位、网格、求解器等参数；（3）根据项目需求，合理设置参数，以提高仿真精度和效率。
四、建模与仿真1.建模（1）工具栏中的“创建”按钮，创建几何对象；（2）通过拖拽、旋转、缩放等操作，调整几何对象的位置和大小；（3）根据实际需求，创建边界条件和激励源；（4）工具栏中的“网格”按钮，划分网格。
2.仿真（1）工具栏中的“求解”按钮，开始仿真；（2）在仿真过程中，可实时查看求解进度和残差曲线；（3）仿真完成后，工具栏中的“后处理”按钮，查看结果。
五、高级应用1.参数化建模（1）利用参数化建模功能，创建可变参数的模型；（2）通过修改参数，实现模型的快速修改；（3）结合优化算法，实现模型优化。
2.网格优化（1）根据仿真需求，调整网格参数；（2）利用网格优化功能，提高仿真精度；（3）结合网格自适应技术，实现网格细化。
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2D Maxwell
3D
静电场 电流场 瞬态场 温度场 参数化和优化设计
等效电路提取器
3
Maxwell V12
Maxwell V12 的仿真操作步骤为：
指定求解器类型 （Solution type）
创建几何模型并指定材料属性 （Draw Model & Material）
添加求解选项并验证模型 （Add Solution Setup->Validate）
在计算的时候在此框可以观察求解进度，此框左边的框中是软 件状态提示，任何操作成功或者失败都能在此看到提示
21
求解过程观察求解进度
计算结束后也可以在Result中选择 Solution data的其他选项卡查看Force、 Torque、Matrix等各项特定属性
求解过程中可以单击solution data 按钮查看求解进度，弹出左下的对 话框中的energy error项表示计算 能量误差，如果该项随着pass递减 则说明计算收敛，不收敛的话就需 要中止当前计算后通过改进模型或 者其他设置重新计算了
10
计算区域外 边界（即绘 图区边界）
绝缘介质 （空气
Vacuum）
Note
计算中假设 绝缘介质充 满整个计算 区域
平行板电 容器模型
Tips
计算区域外 边界大小一 般取为求解 模型的3～5 倍（需根据 具体计算要 求而定）；
外边界需要 施加适当的 边界条件
11
材料属性的指定
所有部件的材料属性也会在模型 管理栏显示，也可在此处右击相 应部件管理其属性
15
模型验证并添加求解选项 （Validate & Setup Solution
每个设计必须要设 定求解（solution setup），在此选 择求解的步长以及 计算允许误差
16
求解选项对话框 （Setup Solution）
输入计算的步长以 及误差精度，旁边 Convergence等其 他选项卡的设置请 自学
假设平行极板相对板间距离足够大，即平板电容器之间电场分布可近似为 平行平面场，故采用XY平面建模分析； 考虑极板的厚度，并为降低极板边缘效应，在极板两侧边采用圆弧过渡；
设极板之间充满相对介电常数er=6的均匀电介质；
设极板截面长为100mm 端部圆弧为 R2.5 的半圆 板间距离为10mm 板间电压差为1000V
14
Parallel Plate —— Setup Boundary / Source
在选择外界为气球边界的 时候，一定要选择边界线 而不是整个面（为何选择 气球边界？各种边界的含 义？请参看相关书籍）
平板电容器中上极板施 加电压为1000V； 下极板施加电压为0V； 外边界设为气球边界， 模拟无限大空间场
3. 把crack文件夹中的2008.exe复制到 Ansoft\maxwell12文件夹中，运行之。
4. 把crack文件夹中的 复制到Ansoft\Maxwell12中， 并运行，弹出对话框中浏览找到相应文件后，选择 Next，提示成功后即可运行程序。
5
工程管理栏 （最重要，所 有计算步骤都 在其中）
7
启动原始界面中选择二维求解
选择二维（insert Maxwell2D design）
8
指定求解器类型
首先，右击后在solution type中选择求解类型
默认的为磁 场，选择静 电场
9
模型的建立以及指定属性
选择画图工具
也可以在菜单栏的“DRAW”中选择画图工具 注意：所有在按钮界面出现的工具按钮都可以在菜单栏找到相应菜单选项 尽量用直观方便的按钮设计更迅速
施加边界条件和源 （Boundary & Source）
求解 （Analyze All）
后处理绘制场量图和取数据 （Result & Field Overlays）
4
ANSOFT软件的安装过程
1. 把安装的软件包进行解压，解压出来的bin文件用虚 拟光驱载入进行安装。
2. 安装结束后，把crack文件夹中的licence复制到 Ansoft\admin中。
V12.1
Maxwell 软件应用
主要内容
• Maxwell软件应用简介 • Maxwell软件的安装过程 • Maxwell 2D 界面功能 • 2D 电场计算建模 • 2D 模型求解 • 2D 图形后处理
2
Maxwell 软件简介
• Maxwell 软件是Ansoft公司仿真软件系列中的电磁场分析模块， 在安装时可以看到Maxwell程序文件是安装在名为Ansoft的文件 夹下的。 磁场模块
点击选择材料
12
选择材料时弹出的对话框
在此输入材料名 称，如铜copper， 铝aluminum， 可以根据名称直 接搜索
对于在材料库中没有的材料要进行新的定义，但一般常见材料 如铝，铜等都可以在库中找到
13
施加边界条件和源
按照提示的顺序点击并选择边界条件Boundary和激励Excitations选项 （也可在模型部件管理栏右击相应部件Assign Boundary或者Excitation）
Maxwell 图形界面
菜单栏，下面是各菜单对应的快捷按钮
模型结构、坐标系、 计算结果都在此栏 显示
模型部件 管理栏
模型属性管理（名称，尺寸， 材料，颜色，透明度等）
信息提示栏（成功， 错误原因都有提示）
计算进度在此查看
6
2D XY Plane Model —— Parallel Plate
示例一： 平行平板电容器电场计算
17
模型验证并添加求解选项 （Validate & Setup Solution
点击Validate验证是否完成了各个步骤，可以进行求解
18
验证对话框
如果右框中提示的每一个步骤都打钩了就能开始求解了， 有任何步骤还需要设置软件都会进行相关提示
19
求解
验证完毕点击Analyze all进行求解
20
22
提示栏提示求解成功后即进入“后处理”
选择要分析的电 场特性以及该特 性所在的范围
右击需要查看属性的部件，选择Field后弹出此对话框，
或者在工程管理栏的Field Overlay也能实现此功能。
23
后处理：电场强度云图
双击结果图中的
数字栏可以修改
图的属性，弹出
下页所示对话框
24
点击可以选择画出电位等位线如 下页图所示 （电位线是电场分析的重要属性） 对话框中每项都对应各自属性， 任何修改可以在图中实时动态反 映出来，各项的含义请自己体会