Ansoft學(xué)習(xí)筆記

1、Ansoft簡介：建立在電磁計算基礎(chǔ)上的Ansoft軟件，為設(shè)計工程師們提供了精確、快速、高效的設(shè)計平臺。在現(xiàn)代通訊系統(tǒng)、雷達、計算機、天線、高速PCB、集成電路、封裝、連接器、光電網(wǎng)絡(luò)、電機、開關(guān)電源、機電系統(tǒng)、汽車傳動系統(tǒng)設(shè)計和復(fù)雜EMI/EMC仿真中，Ansoft領(lǐng)先的基于物理原型的解決方案能夠快速精確地仿真和驗證設(shè)計方案，電磁場、電路和系統(tǒng)全集成化的設(shè)計環(huán)境能夠在系統(tǒng)設(shè)計時精確考慮細節(jié)的電磁場效應(yīng)，從而確保系統(tǒng)性能，降低設(shè)計風(fēng)險，推進創(chuàng)新，洞察設(shè)計內(nèi)核，獲得長期競爭優(yōu)勢。 MAXWELL2D：工業(yè)應(yīng)用中的電磁元件，如傳感器，調(diào)節(jié)器，電動機，變壓器，以及其他工業(yè)控制系統(tǒng)比以往任何時候都使

2、用得更加廣泛。由于設(shè)計者對性能與體積設(shè)計封裝的希望，因而先進而便于使用的數(shù)字場仿真技術(shù)的需求也顯著的增長。在工程人員所關(guān)心的實用性及數(shù)字化功能方面，Maxwell的產(chǎn)品遙遙領(lǐng)先其他的一流公司。Maxwell2D包括交流/直流磁場、靜電場以及瞬態(tài)電磁場、溫度場分析，參數(shù)化分極；以及優(yōu)化功能。此外，Maxwel2D還可產(chǎn)生高精度的等效電路模型以供Ansoft的SIMPLORER模塊和其它電路分析工具調(diào)用。MAXWELL3D：向?qū)降挠脩艚缑?、精度?qū)動的自適應(yīng)剖分技術(shù)和強大的后處理器時的Maxwell3D成為業(yè)界最佳的高性能三維電磁設(shè)計軟件?？梢苑治鰷u流、位移電流、集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)具有不可忽視作用

3、的系統(tǒng)，得到電機、母線、變壓器、線圈等電磁部件的整體特性。功率損耗、線圈損耗、某一頻率下的阻抗（R和L）、力、轉(zhuǎn)矩、電感、儲能等參數(shù)可以自動計算。同時也可以給出整個相位的磁力線、B和H分布圖、能量密度、溫度分布等圖形結(jié)果。合成一個面，如果操作過程中提示你操作會失去原來的面或者線的時候，不妨把面或者線先copy，操作了之后再paste就好。Solid 用來生成體。第一欄用來直接生成一些規(guī)則的體。Sweep是通過旋轉(zhuǎn)、拉伸面模型得到體。第二欄是對體進行一些布爾操作，如加減等。Split是將一個體沿一個面（xy、yz、xz）劈開成兩部分，可以選擇要保留的部分。在減操作時，如有必要，還是先copy一下

4、被減模型。第三欄coversurface是通過閉合的曲面生成體。Arrange選取模型組件后，對模型組件進行移動、旋轉(zhuǎn)、鏡像（不保存原模型）、縮放等操作。Options 用來進行一些基本的設(shè)置。單位的轉(zhuǎn)換，檢查兩個體是否有重疊（保存的時候會自動檢查）、設(shè)置background大小、定義公式以及設(shè)置顏色。二、 材料設(shè)置 相對比較簡單，Maxwell材料庫自帶了一些常用的材料，如果沒有可以自己新建一個材料。Material/Add，輸入文件名，及相關(guān)的參數(shù)即可。如果BH曲線是非線性的，就在B-HNonlinearMaterial前面打勾，就會有自己輸入BH曲線的選項，自己輸入就好。但是要注意 BH

5、曲線是單調(diào)遞增的。新建的材料還可以設(shè)置為理想導(dǎo)體和各向異性的材料。 三、 邊界條件/激勵的設(shè)置邊界條件在3D模型中用的相對比較少，因為模型外層可以設(shè)置為真空區(qū)域，邊界條件可以自動給出，如果是對稱模型就可以設(shè)置相關(guān)的邊界條件了。我曾經(jīng)做一個軸對稱模型，用模型的1/4計算，不過邊界條件設(shè)置沒有設(shè)對，可以自己摸索一下。關(guān)于激勵的設(shè)置，在加載電流的時候，最重要的一點是要將模型建立成一個回路。否則的話無法得到正確的結(jié)果。在回路中加電源的位置建一個截面，在截面上加載就好，注意截面要是平面，不能為曲面。在進行瞬態(tài)分析的時候，Modelseteddyeffect處設(shè)置有渦流效應(yīng)的導(dǎo)體，處于有源回路上的導(dǎo)體不能

6、設(shè)置渦流效應(yīng)。瞬態(tài)分析激勵設(shè)置時，先將加載的面設(shè)置為Source：coilTerminal。然后在ModelWindingSetup中設(shè)置。一般是 Function里面，先定義一個Dataset，第一項為時間，第二項為對應(yīng)的激勵值。然后用一個常量外推函數(shù)得到所要的值，格式為 source_name=pwlx(T,constant,dataset_name).在設(shè)置激勵的地方填上source_name就好。四、求解量設(shè)置 可以設(shè)置求解力、力矩、電感、Coreloss的部件。比如在設(shè)置求解力的時候可以先取一個組件名，然后選中該組件包含的導(dǎo)體。力的求解選項中可以設(shè)置 求解洛侖茲力和虛功力兩種。在一般

7、條件下，兩者的誤差很小，但是在飽含鐵區(qū)的模型中，用洛侖茲力求解會有很大的誤差。 五、求解設(shè)置Option 里面設(shè)置一般的求解選項。一般選用默認值就好了。只是在進行瞬態(tài)分析的時候，建議先用同一個模型進行靜態(tài)分析，然后將網(wǎng)格數(shù)據(jù)，所有以fileset1和 fileset2命名的文件拷貝到瞬態(tài)分析的工程目錄下面，將StartingMesh設(shè)置成Current。這時候進行瞬態(tài)分析的時候采用的就是靜態(tài) 分析時候的網(wǎng)格，求解精度比較高。因為瞬態(tài)分析中，默認的網(wǎng)格僅進行一次簡單的劃分，而且沒有能量誤差的判斷，所以求解的精度不能保證，但是這種設(shè)置有時候可能一次成功不了，可以多試幾次，計算了一步，然后停下來，看

8、看網(wǎng)格劃分，如果是采用靜態(tài)的網(wǎng)格劃分，則繼續(xù)，否則重新來。后面兩個選項是用來分析導(dǎo)體運動和參數(shù)化分析的選項。 六、后處理最簡單的是Plotfield里面的相關(guān)選項了。它可以劃出磁場強度，磁感應(yīng)強度，電流密度在各個部件的表面，體以及xy，yz，xy截面上的分布。第一欄是選擇要分析的量，magH(B/J)磁場強度，磁感應(yīng)強度，電流密度的絕對值大小用來畫云圖的，H(B/J)Vector為它們的矢量，用來畫矢量圖。后面幾項沒有用過，不知道具體干什么用的。第二欄是畫圖所用的幾何模型，比如surfacexy就是在xy片面上話圖。Volumeall就是在所有的體上畫圖。Animsurfxy則是在xy平面做動

9、畫。注意，一些量不能在體上顯示，如果選擇體，會彈出警告。第三欄是所顯示的為哪個組件上的H(B/J)的值。畫出的云圖和矢量圖可以通過雙擊顏色標(biāo)度欄，打開并設(shè)置一些顯示參數(shù)，包括取值范圍，顏色，箭頭的大小和密度等，以大到最好的顯示效果。PlotVisibility可以控制當(dāng)前顯示的內(nèi)容。PlotDelete刪除已經(jīng)建立出的后處理表達式。還可以通過Plotsaveas將化出的云圖保存為.dsp文件。Plotfield的操作比較簡單，但是它只能給出最基本的幾個量，局限性比較大。用Calculator可以實現(xiàn)它里面所有的功能，而且可以擴展到其它的量的計算。比 如plot-fieldmagB,surfac

10、exy,-all-得到xy平面的磁場分布云圖，在Calculator里面進行如下操作： Qty-B,Mag,Smooth,Geom-Volume-all,Domain,Geom-surface-xy, plot.即可實現(xiàn)該功能。下面具體介紹一下Calculator中各個按鈕的作用。把顯示區(qū)域當(dāng)作一個堆棧來操作。最上為棧頂，最下為棧底。Push：將當(dāng)前棧頂信息重行操作一遍，放在棧頂。Pop：將棧頂操作出棧。RlDn：將棧內(nèi)的操作向下循環(huán)。RlUp：將棧內(nèi)的操作向上循環(huán)。Exch：將棧頂?shù)膬蓷l語句交換位置。Clear：清空棧內(nèi)的內(nèi)容。Undo：撤銷操作。Input：輸入，獲得一些基本的數(shù)據(jù)。Qty

11、：一些基本的計算結(jié)果，包括B、H、J、能量等；Geom：幾何形狀。包括點、線、面、體。這些元素一方面可以是前處理建模時候形成的，也可以根據(jù)需要，通過后處理器中的Geometry中相關(guān)選項創(chuàng)建。Const：一些常數(shù)。比如及一些單位轉(zhuǎn)換時候所差的系數(shù)。Num：輸入的數(shù)字。Func：一些公式。Read：從之前保存的數(shù)據(jù)中讀取，一般為.reg文件。General：一般的操作，包括加減乘除、求反、求絕對值、平滑（smooth）、規(guī)定取數(shù)值的范圍（Domain）。Scalar：對標(biāo)量的操作。Vec?將標(biāo)量轉(zhuǎn)化為矢量的x，y，z值。其它的很容易理解，這是Iso我也不是很明白它是什么意思。Vector：對矢量

12、的操作。 Scal？將矢量的一個分量作為標(biāo)量計算。Matl 將矢量乘或者除以一個電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率。Mag 取矢量的模。Dot/Cross點乘和叉乘Divg/Curl 散度和旋度Tangent 某一點的矢量值在切線方向上的投影Normal某一點的矢量值面的法向上的投影。UnitVec？這個我也沒有搞清楚Output 輸出Draw 畫出在后處理器中創(chuàng)建的幾何模型Plot 畫出calculator中存貯的在點線面體上的值。首先求出你需要畫圖的值，比如洛侖茲力密度用F=BxJ，如果畫云圖然后smooth命令來改善一下 顯示的效果，再在Geom中選擇要顯示出計算值的幾何模型。然后Plot就好?？梢援嫵鰜淼?/p>

13、量有：1、面和體上的標(biāo)量；2、面上的矢量；3、3維線上的標(biāo) 量和矢量；4、點上的標(biāo)量和矢量。Anim 動畫制作，主要用在瞬態(tài)計算里面。2Dplot一般用來畫出一條線上的標(biāo)量值。橫軸為先段上點到該線段起點的距離，縱軸為要求得值。比如要知道電流沿導(dǎo)體厚度的分布規(guī)律時，可以沿導(dǎo)體厚度創(chuàng)建一條線，然后取得電流密度，2DPlot就可以畫出電流密度隨厚度的變化曲線。Value 取得一系列的值，比如可以將上面例子中的點的坐標(biāo)和對應(yīng)的電流密度值對應(yīng)起來，然后通過write命令寫入到一個.reg文件中。方便對數(shù)據(jù)進行其它的分析，例如和理論值比較等。Eval 對直接能得出一個常量的公式求出其結(jié)果。例如電流密度對一

14、個面積分，就得到其電流?，F(xiàn)Qry-J，Geom-surface，eval。就能得到結(jié)果。Write將結(jié)果寫入文件。Export 將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，可以根據(jù)已經(jīng)存有坐標(biāo)的文件，到坐標(biāo)相對應(yīng)的值或者按柵格導(dǎo)出，即先將一個面劃分成許多方形的小格子，導(dǎo)出格子每個頂點處對應(yīng)的值。首先選擇你要導(dǎo)出的量，然后根據(jù)需要選擇。 下面再舉個例子，劃出xy平面洛侖茲力的分布云圖：Qty-B,Qty-J,cross,Mag,Smooth,Geom-Volume-all,Domain,Geom-surface-xy,plot注意：如果一個運算需要兩個參數(shù)，那么先選出參數(shù)，然后再進行運算。Plot的時候先計算出plot的量，然

15、后選擇幾何形狀。有時候操作順序錯了，系統(tǒng)會有警告，提示相關(guān)操作的順序，另外建議大家還是先把幫助看明白在說。Maxwell的前處理相對比較弱，但一般的模型都能夠建立出。Ansoft的功能：Maxwell2D3D磁場模塊靜電場電流場瞬態(tài)場溫度場參數(shù)化和優(yōu)化設(shè)計等效電路提取器穩(wěn)態(tài)磁場的分析通常歸結(jié)為兩大類：靜態(tài)場分析與渦流場分析，靜態(tài)磁場是指所有的磁場兩均不隨時間改變而改變。渦流磁場是指激勵隨時間按正弦或者余弦規(guī)律變化，從統(tǒng)計上來講又是時間平穩(wěn)的。靜磁場：所謂靜態(tài)場是不隨時間變化的磁場，通常包括下面幾種情況：永磁體的磁場；穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場、外加靜磁場產(chǎn)生的磁場；均勻運動的導(dǎo)體（如線性感應(yīng)電機）。渦

16、流場：對于激勵源（電壓或電流）服從正弦或者余弦規(guī)律變化所產(chǎn)生的電磁場問題為渦流問題或者諧性問題，渦流問題的應(yīng)用較為廣泛，變壓器、感應(yīng)電機、感應(yīng)加熱器以及工作在交流狀態(tài)下的電磁裝置均為渦流電磁場分析范疇。渦流、集膚效應(yīng)、渦流導(dǎo)致的能量損耗、磁場中的力矩與力、阻抗等式渦流分析中通常感興趣的物理量。瞬態(tài)磁場分析：在實際電磁場問題中常常會遇到電壓、電流、外加場是無規(guī)則變化的，被求解問題雖時間做一定有規(guī)則的運動，以及所加載激勵是時間、位置或者速度的函數(shù)關(guān)系，此類問題屬于瞬態(tài)問題的范疇。有限元分析的基本步驟1、創(chuàng)建項目及定義分析類型 2、建立幾何模型 3、定義及分配材料 4、定義及加載激勵源和邊界條件 5

17、、求解參數(shù)設(shè)定 6、后處理查看軟件計算的網(wǎng)格數(shù)量和能量誤差場圖：查看所關(guān)心的場圖分布：點擊菜單欄上的 View/Set View Context 項，在 Time 時間選項中，點擊右側(cè)的箭頭，在下拉菜單中選中 0.2s 這一計算時刻做為分析對象選中計算區(qū)域，右鍵 Field Voltage 電壓分布場圖 E 電場強度J傳導(dǎo)電密 Ohmic Loss 歐姆損耗A 矢量磁位H 磁場強度 B 磁感應(yīng)強度 Energy 能量 當(dāng)目前已經(jīng)顯示了一個場圖，要查看其它場圖分布時，需要將先前生成的分布圖隱藏然后才可以繼續(xù)顯示場圖，否則多個圖像會同時顯示在一個模型上。右鍵把Plot Visibility前的對號

18、取消 因為 Maxwell 2D所顯示的場圖是按照其默認設(shè)置進行的，有時并不適合所需要的顯示結(jié)果，因而還需要進行認為調(diào)整。鼠標(biāo)左鍵雙擊圖左上角的標(biāo)尺欄，這樣會彈出場圖調(diào)節(jié)設(shè)置界面。場圖手動設(shè)置項包括四項： Color map 顏色標(biāo)尺項；Scale刻度設(shè)置項；Maker/Arrow 矢量場設(shè)置項；Plots 繪圖項。（2）路徑上場量的查看a通過繪制曲線在計算模型里，有時會對某一條路徑上的量感興趣，在已有的場圖中所看到的是某個物體表面上的場量，面上的量分布比較離散不易比較，這時候?qū)τ谔厥獠课唬梢允孪壤L制一條考察路徑，然后再計算該路徑上的場量，并且可以對這些場量進行數(shù)學(xué)運算。先在模型上繪制一條考

19、察路徑；然后點擊菜單欄上的 Maxwell 2D/Results/Creat Fields Report/Rectangular Report項；左側(cè)的 Geometry 項中點擊下拉按鈕，選擇 Polyline1即剛生成的考察路徑，在中部的 X 坐標(biāo)欄中，點擊下拉按鈕，選擇 Normalized（標(biāo)準(zhǔn)化） Distance 項。在中下方的場量中選擇 Mag_B 即磁密 B 的模作為考察對象，在所有都設(shè)置完畢后，點擊 New Report按鈕生成新的曲線圖。b生成表格點擊菜單上的 Maxwell 2D/Results/Creat Fields Report/Data Table項，仍按上面的設(shè)

20、置方法，可以得到一組表格。（3）場計算器的應(yīng)用在 Maxwell 2D后處理中已經(jīng)包含了一些基本的場量，但仍難以滿足用戶的所有需求，如求取徑向磁密分布。點擊菜單欄上的 Maxwell 2D/Fields/Calculator項，會彈出如下圖的場計算器。點擊場計算器的 Input 項下 Quantity 按鈕，在下拉菜單里選擇磁密 B，再在 Vector 項下點擊 Unit Vector 按鈕，在下拉菜單里 Normal，其操作結(jié)果都會顯示在場計算器的中部。輸入兩個變量后，再點擊 Ve ctor項下的 Dot 做點乘運算。兩個矢量運算后變?yōu)橐粋€標(biāo)量，點擊Add 按鈕并將其命名為 Br，點擊 OK

21、確定。然后仿照 （2）的顯示某個路徑上場量的方法， 顯示出事先定義的路徑上的徑向磁密Br。 然后仿照 （2）的顯示某個路徑上場量的方法， 顯示出事先定義的路徑上的徑向磁密Br。 Ansoft仿真步驟：指定求解器類型（Solution type）、創(chuàng)建幾何模型并指定材料屬性（Draw Model & Materials）、添加求解選項并驗證模型（Add Solution Setup/Validate）、網(wǎng)格剖分、求解（Analyze All）、后處理繪制場量圖和去數(shù)據(jù)（Result & Field Overlays）對于激勵源的設(shè)置最只要的設(shè)置一個回路，否則無法得到正確的結(jié)果。在回路中加電源的位

22、置建立一個截面，在截面上加載就可以了，注意截面為平面而非曲面。可以設(shè)置求解力、力矩、電感、Core loss的部分（先選取組件名然后選中組件中包含的導(dǎo)體）靜態(tài)場分析：u 靜態(tài)場：磁場不隨時間變化。u 包括：1.穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場 2.外加靜磁場產(chǎn)生的磁場3.勻速移動的導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場 4.永磁體產(chǎn)生的磁場u 分析什么？（磁場力，轉(zhuǎn)矩，磁力線分布）建模過程中的注意事項：u 物體必須封閉。u 物體之間可以完全包含，不可以交叉。u 物體邊的分段數(shù)不可太低。u 盡量避免過尖銳的物體，必要時要做鈍化處理。u 應(yīng)用布爾運算后，原物體并不被刪除，而是被指定為Non Model，物體處于隱藏狀態(tài)。建?；静僮鱱

23、 選擇Model/Drawing Plane命令，設(shè)置模型的繪制平面。選項中包括XY Plane和RZ Plane.u 選擇Model/Drawing Size重新定義模型區(qū)域的大小。u 選擇Model/Drawing Units來定義模型所用的單位。u 創(chuàng)建模型。建議通過畫直線和圓弧來完成場域邊界的建立。u 需要的時候，利用Edit,Reshape和Arrange菜單命令修改你所建立的模型。u 保存所建立的模型，退出模型繪制面板。繞組注意事項：連接要正確盡量用不同顏色標(biāo)明同相分組設(shè)定模型材料屬性（Setup Materials）：u 選中物體，從材料庫中選擇所需材料，點擊“Assign”。u

24、 添加新材料u 材料的屬性也可以用函數(shù)來賦值設(shè)定邊界條件及激勵源：u 靜態(tài)場激勵源為電流源u 暫態(tài)場激勵源為電流源、電壓源以及外接電路網(wǎng)格剖分：系統(tǒng)自帶的網(wǎng)格剖分設(shè)置，共有三個大項，分別是：On Selection、Inside Selection 和Surface Approximation，其各自的意義為對于物體邊界內(nèi)指定剖分規(guī)則、對物體內(nèi)部指定剖分規(guī)則和對物體表層指定剖分規(guī)則RMxprt與2D/3D的耦合：u AnsoftV14 版本可以將RMxprt 模型采用一鍵式直接導(dǎo)入到2D 界面中，自動完成幾何模型繪制、材料定義、激勵源添加、邊界條件給定、網(wǎng)格剖分和求解參數(shù)設(shè)置等前處理項，用戶只

25、需要簡單進行求解和后處理即可。但這種一鍵式導(dǎo)入方式僅限于2D 的瞬態(tài)場，若要進行其它場分析需要用戶自己更改設(shè)置。u RMxprt 模塊計算后的模型也可以直接導(dǎo)入至Maxwell3D 三維電磁場計算模塊中，其導(dǎo)入的方法與導(dǎo)入至Maxwell2D 模塊相類似，但也有區(qū)別導(dǎo)入Maxwell3D 模塊后軟件并不自動給出激勵源、邊界條件和網(wǎng)格剖分等設(shè)置，僅僅是提供了電機的幾何模型和各部分材料，對于其余的前處理工作仍需要自行設(shè)置完成激勵添加的注意事項：u 在進行靜磁場計算時，激勵源是以電流形式給出的。這時候我們不需要建立每匝線圈的模型，因此我們只需要輸入每相總的電流就行了。匝數(shù)和電氣拓撲結(jié)構(gòu)只在進行電感計

26、算時考慮。u Ansoft靜態(tài)電感矩陣的計算時基于特定激磁，導(dǎo)體包圍區(qū)域的線性磁導(dǎo)條件下計算的，電感矩陣的計算是對于完整閉合的繞組的，因此要去頂每個繞組的回路關(guān)系u 電感計算：激勵源的設(shè)置與繞組排列無關(guān)?？紤]電感時，需要輸入線圈的匝數(shù)以及線圈是如何電氣連接的。u 瞬態(tài)計算與靜磁場計算表現(xiàn)不同：沒有自適應(yīng)的網(wǎng)格剖分。因為在每步瞬態(tài)計算時幾何形狀都不同，很明顯Maxwell不會在每步計算時都響應(yīng)地重做網(wǎng)格剖分，在動態(tài)分析中，將所有的轉(zhuǎn)子位置進行一次盡可能合力的網(wǎng)格剖分。激勵源設(shè)置不同：在靜磁場計算中，僅關(guān)注流入導(dǎo)體的總電流，而在瞬態(tài)計算中，由于電流時任意的時間函數(shù)，我們使用絞線導(dǎo)體（需要明確每個繞

27、組的準(zhǔn)確導(dǎo)體數(shù)）我們需要創(chuàng)建專用的線圈和繞組。u 線圈的設(shè)置：Maxwell 2D/Excitations/Assign/Coil(設(shè)置正負線圈以及導(dǎo)體數(shù))u 繞組的設(shè)置：Maxwell 2D/Excitations/Add Winding(繞組名稱等)。然后向繞組中添加線圈u 完成各個槽中繞組設(shè)置，在世界電機計算中我們關(guān)心的并不是每個槽繞組的參數(shù)量，而是電機每相繞組端的參量，因此需要將屬于每一項的槽繞組歸屬于同一相。然后進行繞組設(shè)置靜態(tài)場中添加激勵時由于三相對稱繞組，B、C相電流相位落后A相電流相位120度和240度，值是其的一半。設(shè)三相對稱電流為：永磁電機求解內(nèi)容：永磁體單獨作用時：轉(zhuǎn)矩求

28、解（永磁體和轉(zhuǎn)子之間），繪制磁通密度分布圖，通入電流作用時：電感計算，轉(zhuǎn)矩值，瞬態(tài)磁場求解時設(shè)置面域的注意事項：在進行靜磁場與渦流場分析時，由于不需要考慮電機轉(zhuǎn)子區(qū)域的瞬時旋轉(zhuǎn)運動，因此只建立一個包含整個電機求解域的外層面域即可，而進行瞬態(tài)分析時，則需要將運動部分與靜止部分分離，因此需要建立一個包含整個電機轉(zhuǎn)子求解域的內(nèi)層面域。Band模型將用于將靜止物體和運動物體分開，Band不允許與幾何模型交叉，Band允許自身滑動，但不能妨礙其他物體。運動部件（轉(zhuǎn)子和永磁體）需要包圍在空氣部件（Band）中，這樣可以把運動部件和項目中固定的部分隔離開。設(shè)置Band部件時遵循的規(guī)則Band不需比任何方向的

29、轉(zhuǎn)動部件（邊界線除外）稍大Band應(yīng)該是一個具有圓弧邊界的扇形強烈建議設(shè)置一個空氣部件把所有運動部件包含在Band中，這將有利于沿氣隙的網(wǎng)格剖分。Band_in這個操作是把部件的大小調(diào)整為緊緊覆蓋住轉(zhuǎn)子及永磁體(與轉(zhuǎn)子的外徑相差0.2mm）Rotor2: 轉(zhuǎn)子靠近氣隙并包圍永磁體的部分被設(shè)計為高度飽和，在這些區(qū)域的網(wǎng)格密度要求高些，在轉(zhuǎn)子內(nèi)創(chuàng)建了一些部件，然后進行針對這些部件的網(wǎng)格剖分設(shè)置來在永磁體槽周圍獲得精細的網(wǎng)格剖分。(完全包含在轉(zhuǎn)子中因此材料屬性與轉(zhuǎn)子相同，不需要進行布爾操作)Band_out是對氣隙中的網(wǎng)格進行精細的剖分，在其中添加足夠的分層?？梢栽黾臃侄螖?shù)，降低每一段的跨度以降低網(wǎng)

30、格剖分帶來的誤差。（網(wǎng)格剖分變小）靜態(tài)場中觀察不同時刻的磁場圖：繞組電流時定義時間變量t：Maxwell 2D/design properties 的表達式，注意在瞬態(tài)場中系統(tǒng)默認的時間和靜態(tài)場中所定義的t是不同的。在Optimetric下Parametricsetup1，右擊Properties（Option下的save fields and mesh選項要打勾）。瞬態(tài)場中analysis setup中設(shè)定好起始和終止時間、步長等，求解之后選擇觀察場圖，然后右擊B-Vector選animate選擇不同系統(tǒng)時間即可觀察不同時刻場圖。Ansoft參數(shù)化設(shè)計：在建參數(shù)變量時有兩種變量：1、Proj

31、ect Variables。相當(dāng)于全局變量；2、local Variables。相當(dāng)于局部變量；Project Variables能在一個project下各個2D、3D、RMxprt下用，設(shè)置在Design Properties下建立；local Variables則只能在一個project下的某一個模型下用。設(shè)置在design properties下建立；論壇里總是有人一直問Ansoft的參數(shù)化有關(guān)的問題。本人在學(xué)習(xí)Ansoft參數(shù)化的時候也花了好長一段時間，一直糾結(jié)于這里問題。通過翻論壇里之前的帖子。慢慢學(xué)會了一些。發(fā)現(xiàn)論壇里這個參數(shù)化的例子的精華帖還是比較少。所以本人就參數(shù)化的帖子和自己

32、已知的一些知識與大家分享。不足的地方請大家指教。歡迎大家來討論，增進所學(xué)。謝謝！在建參數(shù)變量時有兩種變量：1、Project Variables。相當(dāng)于全局變量；2、local Variables。相當(dāng)于局部變量；Project Variables能在一個project下各個2D、3D、RMxprt下用，設(shè)置在Design Properties下建立；local Variables則只能在一個project下的某一個模型下用。設(shè)置在design properties下建立；QQ截圖1.jpg (121.26 KB, 下載次數(shù): 4)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳QQ截圖2.jp

33、g (128.02 KB, 下載次數(shù): 1)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳幾乎所有常量，都可以輸入變量，進行參數(shù)化分析。當(dāng)然建立的變量不能和系統(tǒng)變量名字一樣。一、Ansoft Rmxprt 參數(shù)化：QQ截圖3.jpg (138.42 KB, 下載次數(shù): 2)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳QQ截圖4.jpg (148 KB, 下載次數(shù): 2)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳QQ截圖5.jpg (141.08 KB, 下載次數(shù): 1)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳二、 2D靜磁場轉(zhuǎn)子角度參數(shù)化：edit-rotate中設(shè)置，將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)你

34、想要的角度，然后將旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置成變量QQ截圖6.jpg (126.86 KB, 下載次數(shù): 1)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳QQ截圖7.jpg (174.05 KB, 下載次數(shù): 1)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳三、maxwel2D幾何尺寸參數(shù)化：氣隙大小可以通過定義定子內(nèi)徑和轉(zhuǎn)子外徑兩者之間的關(guān)系來實現(xiàn)，完全可以做到電機的參數(shù)化分析QQ截圖8.jpg (160.32 KB, 下載次數(shù): 1)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳QQ截圖9.jpg (158.54 KB, 下載次數(shù): 2)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳QQ截圖10.j

35、pg (152.22 KB, 下載次數(shù): 1)下載附件 2013-4-29 13:22 上傳四、要刪除變量，得先把用到變量的地方改為常數(shù)，然后再到design property里面刪除把用到變量的地方，改為常數(shù)，然后再保存，關(guān)閉文件。再重新打開，刪除，就ok了我搜集的一些關(guān)于參數(shù)化的一些好帖：Ansoft Rmxprt 參數(shù)化分析一例（詳細操作、有工程文件）關(guān)于轉(zhuǎn)子角度參數(shù)化問題:求助Forlink、y1949b、zptonghua等各大武林門派高手的支援！Ansoft Maxwell 2d 尺寸參數(shù)化問題。關(guān)于Maxwell參數(shù)化掃描時添加calculations報錯的說明。（forlink

36、的博文里）ANSOFT MAXWELL參數(shù)化仿真，如何從新調(diào)整某個邊參數(shù)值？關(guān)于靜磁場參數(shù)化分析觀看不同參數(shù)值的B和H等矢量圖和云圖的方法。外電路參數(shù)化掃描Ansoft培訓(xùn)的內(nèi)容：l 高性能電機設(shè)計方法及應(yīng)用；l 典型電機設(shè)計舉例，IPM電機、PMSM電機；l Maxwell應(yīng)用：磁路法一鍵生成有限元模型、參數(shù)化建模、網(wǎng)格設(shè)置、激勵和邊界條件定義、場計算器的使用；l Maxwell新功能介紹：HPC功能與設(shè)置、新型電機設(shè)計工具包Toolkit；l Simplorer基礎(chǔ)，場/路耦合仿真方法；l IPM電機設(shè)計流程詳解：l 電機種類選取、自定義材料庫（外部材料參數(shù)提取）、用戶自定義槽型、用戶自定

37、義繞組、用戶自定義輸出表單、一鍵系統(tǒng)仿真模型、一鍵有限元模型；l 電機靜磁場分析、漏磁系數(shù)分析、齒槽轉(zhuǎn)矩分析、電機空載特性分析；l 電機負載特性分析、電機效率和轉(zhuǎn)矩分析；l 電機外電路設(shè)置及IPM電機負載特性分析；l 電機斜槽、反電勢、退磁分析；l 電機電感及損耗計算；l 電機電磁設(shè)計和優(yōu)化一鍵后處理工具包UDO與Toolkit；l 電機場路耦合仿真分析；Ansoft導(dǎo)入導(dǎo)出CAD的方法：一、導(dǎo)入CAD1.在AutoCAD中，用建立面域的方式查看圖形是否閉合；2.將中心點移至原點；3.將面域打散；4.將所有圖形的線型設(shè)置為一個圖層.二、導(dǎo)出CAD1.在Ansoft中，點Modeler下Expo

38、rt后，選擇DXF格式保存2.打開保存的DXF文件.三、如何正視于某個基準(zhǔn)面按住Alt+鼠標(biāo)左鍵，這時候鼠標(biāo)會變成旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，然后對著某個坐標(biāo)軸的箭頭雙擊就可以了。今天用Autocad畫了一個電機模型，導(dǎo)入到了Ansoft；此處的可將文件導(dǎo)出格式設(shè)置（dwg，或dxf），導(dǎo)入到Ansoft之后會出現(xiàn)線條丟失等現(xiàn)象，此時只需將線條補齊，然后將solid這些給刪除；靜磁場分析時，由于Ansoft中導(dǎo)入的模型有空洞等，因此設(shè)置邊界條件時應(yīng)當(dāng)重新畫一個邊界包圍全部的求解區(qū)域Mag_B和之間的區(qū)別：你得到的是氣隙處MAG_B的曲線，MAG_B是指磁密幅值，磁密幅值都是正的。若你用場處理器計算氣隙徑向磁密，

39、它顯示的值就是正負交替的。其氣隙徑向磁密利用的公式為：式中徑向磁密，磁密的軸分量，磁密的軸分量，柱坐標(biāo)角關(guān)于Ansoft充磁問題：永磁體的充磁方向是可以有兩種方法：1、直接在永磁體的材料中定義。選直角坐標(biāo)系時譬如我要充磁45就可以各給，這樣就是平行充磁45；若是徑向充磁，選柱坐標(biāo) 給：或 當(dāng)有條形永磁體時，SimWe個人空間k O)eoEYSnvSimWe個人空間t#M-G|選中永磁體，在左邊的工程樹中可以看到屬性框，在屬性框的Orientation 欄中，可以看到，該條形永磁體是建立在Global 全局坐標(biāo)中。在材料設(shè)置中輸入 (矯頑力)和 (剩磁)，上圖中的數(shù)據(jù)為釹鐵硼N40的參數(shù)。點擊O

40、K，材料參數(shù)設(shè)置完畢。當(dāng)Material Coordinate System Type 選擇Cartesian 坐標(biāo)系時，可對三個方向進行充磁。X Component 為1時，標(biāo)示軸充磁方向為N；為-1 時，充磁方向為S，依次類推。當(dāng)選擇Cylindrical 坐標(biāo)時，可對方向和圓周方向充磁。選擇1 則方向為N;為-1 則方向為S，依次類推。2、建立局部坐標(biāo)系，在材料里給為1，為0，然后通過給永磁體定義局部坐標(biāo)就行了 。在V12中 徑向充磁直接在材料里 設(shè)成柱坐標(biāo) R=1 或R= 來實現(xiàn)，無論永磁體旋轉(zhuǎn)與否，因為充磁方向始終指向原點或指離原點，所以都OK。平行充磁，若是靜磁場，就是永磁體不動，

41、可以在材料里設(shè)置，當(dāng)選直角坐標(biāo)時永磁體充磁方向就是45。由于永磁體是不斷旋轉(zhuǎn)的，使用固定坐標(biāo)系(CS)對其進行定向是不可能的。所以，我們有必要使用面坐標(biāo)系，面坐標(biāo)系是一種與物體的表面相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系。當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)時，面坐標(biāo)系隨之旋轉(zhuǎn)。選中菜單欄3D Modeler Coordinate System Create Face CS 或選中圖標(biāo)。（此時要選中平面才可以Edit Select Face然后創(chuàng)立平面坐標(biāo)系）所以平行充磁選擇，坐標(biāo)系；而徑向充磁則選柱坐標(biāo)系。一般用局部坐標(biāo)，就是所說的Face CS。 例子：如果對V 字形永磁體內(nèi)面充成N，則需建立面局部坐標(biāo)系(3D)，2D 的只建立局部軸坐標(biāo)

42、系就行。選中內(nèi)側(cè)面，點擊快捷鍵創(chuàng)建面坐標(biāo)系，點擊面上的任意一點，再點擊面得邊界任意一點，則出現(xiàn)面坐標(biāo)系如上圖所示，這樣我們對這個坐標(biāo)系進行Z 軸方向充磁即可。注意一點的是點擊充磁的物體，在左邊的工程樹中查看屬性框，要改變改物體的坐標(biāo)系，即把Orientation 的Global 改成面坐標(biāo)系FaceCS1 即可，那么當(dāng)我們再材料設(shè)置中充磁的時候，Z 軸就認為是FaceCS1 的Z 軸。在旋轉(zhuǎn)電機中更應(yīng)該如此，對磁體充磁所建立的局部坐標(biāo)系會跟隨磁體的移動而移動，不會發(fā)生相對位置的改變。在定義永磁體的磁化方向時，有兩種方法。一種是定義相對坐標(biāo)系：Relative CS。一種是定義面坐標(biāo)系：Face

43、 CS。前者廣泛適用，缺點是如果永磁體旋轉(zhuǎn)，這個坐標(biāo)系不會隨永磁體旋轉(zhuǎn)，從而造成結(jié)果錯誤。后者可以克服前者的缺點，因此對于永磁體在旋轉(zhuǎn)的部分中，進行瞬態(tài)磁場分析時，特別好用。但是，對于圓環(huán)形的磁鐵，面坐標(biāo)系就有局限性了。因為圓環(huán)形磁鐵，即使在材料中定義了柱坐標(biāo)系之后，還是要定義相對坐標(biāo)系才可以，而且相對坐標(biāo)系的中心要在圓環(huán)的中心，否則不對。無法使用面坐標(biāo)系。無法使用面坐標(biāo)系的缺點就是使用相對坐標(biāo)系的缺點如果是瞬態(tài)帶有旋轉(zhuǎn)物體的分析，永磁體不能在旋轉(zhuǎn)的部分里面?？臻g以及時間諧波分量的查看：電機分析時，常常需要關(guān)注空間波形如氣隙磁密的諧波含量，以及時間波形如電壓、電流和轉(zhuǎn)矩波形中諧波含量。這里就不

44、再贅述。時間波形FFT與空間波形FFT有所區(qū)別，下面我以電流波形為例，講解時間波形FFT的分析及注意事項。當(dāng)電機施加電壓源時，電流波形如下圖所示從圖中可以看到，由于迭代的原因，剛開始電流波形不穩(wěn)定，直到170ms后波形才趨穩(wěn)。如果采用和空間FFT一樣的分析方法，那么所得結(jié)果就是錯的。為此，可以采用兩種方法，其一是將Ansoft后處理得到的波形數(shù)據(jù)導(dǎo)出，刪除前面不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，然后再導(dǎo)入到Ansoft進行FFT分析，這種方法比較簡單，不再贅述。另外一種方法是直接采用頻譜分析。具體操作如下這里需要說明的是，之所以設(shè)置為175ms至195ms，是因為這個區(qū)間電流波形已經(jīng)穩(wěn)定，并且剛好是一個周期20ms

45、。Maxwell場計算器系列之1：求單點B,畫單點B隨時間變化有些人還是找不到，在這里就特別重點強調(diào)一下在Ansoft12中做FFT的方法：這是最簡單的，根本沒有特殊操作。就是在Results上面右鍵，Create report，然后把Domain里面的Sweep改成Spectral即可。我之所以在多個帖子中講最好用Simplorer是因為它比Maxwell的FFT方法多，而且更靈活，如果你覺得Maxwell里面的就可以，那自然好。因為大家很多都用上了V12，我這里的步驟就按V12的寫，大部分步驟在其他版本中類似：(如果想要命令腳本，修改以后多次運行，請使用tool里面的Record Scri

46、pt功能，修改腳本用記事本或?qū)懽职寮纯伞?。#U s l/Y;FnC|V00. 畫點3T&+wy,Yi0抬頭看Maxwell最上面一行菜單欄，點Draw point，可以用鼠標(biāo)選擇一點，或者在右下角輸入坐標(biāo)（直角坐標(biāo)或者極坐標(biāo)）。SimWe個人空間a:I%0QB EE2P0b1. 求單點BHa M!hB6N01) 在Field Overlays上面用鼠標(biāo)右鍵，最底下一個是Calculator，點這個打開場計算器窗口。v t_gU0計算器下面有5個分類，分別是：Input、General、Scalar、Vector、Output，為了讓大家不暈菜，用到哪個講哪個。5aL oxZ02) 依次點In

47、put類別里面的Quantity，然后BSimWe個人空間62ZR9uay2j3) 依次點Input類別里面的Geometry，然后point，然后選擇剛畫的那個點，OK9IO G%M5trf04) 點Output類別里面的Value#Dv&fY0|/vYD05) 點Output類別里面的EvalSimWe個人空間 n4t(6ds就可以看到B的結(jié)果了，對于2維來說，結(jié)果是的格式SimWe個人空間5ksY$AC#m)UM3uS*02. 畫單點B隨時間變化hyg9B1E;vP0在Field Overlays上面用鼠標(biāo)右鍵，最底下一個是Calculator，點這個打開場計算器窗口。SimWe個人空間

48、t d8x(ZZ |%v)L如果像上面那樣一次求出B在x、y、z三個方向上的值，這時畫圖就不知道畫哪個，所以你要告訴Maxwell畫哪個方向上的B或者是B的標(biāo)量值（三個方向的值平方和，開方）SimWe個人空間8t*F;HP9G2s4By&DU,Q0第一步：先在計算器中進行操作。U3|7p)S?*R01) 在左邊的Field Overlays上面用鼠標(biāo)右鍵，最底下一個是Calculator，點這個打開場計算器窗口。SimWe個人空間!vG:Dg6h x計算器下面有5個分類，分別是：Input、General、Scalar（標(biāo)量）、Vector（矢量）、Output，為了讓大家不暈菜，用到哪個講哪

49、個。SimWe個人空間;z_,|befK/D2) 依次點Input類別里面的Quantity，然后Be8x(n-3J G*O5CN03) 3_;gP9vfV2x(m Ga0i)如果想畫出B的分量和時間的關(guān)系，依次點Vector類別里面的Scal ScalarX或者ScalarY或者ScalarZSimWe個人空間 c M T4Qd*se RC ii)如果想畫出B的值和時間的關(guān)系，點Vector類別里面的MagSimWe個人空間) V;pPh(z4KU d$v4) 依次點Input類別里面的Geometry，然后point，然后選擇剛畫的那個點，OK5) 點Output類別里面的Value4k8

50、_f7E3Vl r06) 點Add按鈕，彈出Name expression窗口SimWe個人空間g&x%V%wDd | w7) 在Name后面輸入一個名字(英文)，比如說我輸入OK后Name expression窗口消失。SimWe個人空間A vl Z)_6qG8) 點Done，結(jié)束計算器的操作。SimWe個人空間m%i9Q1zy WS.DX$l0第二步，在計算器外操作。SimWe個人空間6h(| N$v$r7Zyu1) 在左邊的Results上右鍵，選擇Create field report，然后Rectangular reporto8n)tsj*O02) 在Category中選擇Calcu

51、lator Expressions，在Quantity中選擇.cZ(ZNgw;H _o03) 點 New Report 按鈕x:#OC dW04) 點Close 按鈕!U.p8U9U:L2ic E0就看到了圖。Maxwell場計算器系列之2：求氣隙上的B,并做FFT5xEI;R6ry*LL0第一步：畫一個氣隙上的弧，默認名稱為Polyline1，不用修改。6W4d&wLq0做（見附步驟1）以后，就可以畫出NormalizedDistance作為軸，作為軸的二維圖（見附步驟2）。Q9E1t1z0第二步：現(xiàn)在畫出的圖中，軸是歸一化的位置（0到1），換算成時間（見附步驟3），再做FFT。你可以用別的

52、軟件來算，但是我覺得Simplorer最容易、靈活。附步驟1：將垂直于氣隙弧的B定義為變量SimWe個人空間b!h&O7xv 1）Field Overlays右鍵，Calculator。p3ZC f7%rD02）Quantity B(選擇磁密矢量)，Geometry Line Polyline1（所劃線）R,egt#z03）Vector Unit Vector Normal(求取圓弧的徑向分量，法線方向)SimWe個人空間!x-P;wvVAn2W4）Vector Dot（求取圓弧上B的徑向分量SimWe個人空間,? Abnj1X h0FH5）點Add按鈕，取名為tWU)znm06）點Done按

53、鈕，完成。附步驟2：|Gf4YE*Kde01）在Results上右鍵，Create Fields Report，Rectangular reportSimWe個人空間;wx1Du%Xu2）在Geometry里面選擇polyline1o_-0m$eBj 03）在X后面的下拉菜單中選擇NormalizedDistance9m)DsF q04）依次選擇Category Calculator Expressions h.Sah1tD05）點New Report，CloseSimWe個人空間 ML.&B7H+U1Hg附步驟3：SimWe個人空間i0l+a$K:5v|根據(jù)機械轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的位置算出時間。

54、#L3mnkT8ix0做出FFT之后請驗證，基頻是否為與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率，如果不是，請做相應(yīng)調(diào)整。SimWe個人空間7_tEn導(dǎo)入、導(dǎo)出步驟：7H,xweJ0在任何打開的圖上右鍵，Export data或Import data。雖然Maxwell本身也可以做FFT分析，但本人還是喜歡把數(shù)據(jù)導(dǎo)出來在Matlab中進行分析，這樣更靈活一些。導(dǎo)出數(shù)據(jù)，點擊Plot菜單 Save as 2D Plot，在彈出的對話框中輸入數(shù)據(jù)文件的名字。對氣隙磁密進行諧波分析，將第四步中生成的.da文件拷出來放到一個文件夾中（保證Matlab和數(shù)據(jù)文件的路徑相同），然后將Matlab文件也拷貝到這個文件夾中。打開這個m文件，輸入Ns=500(需要進行分析的采樣點個數(shù)，由于我們在Maxwell中只分析了一個磁極下的磁密，所以只有半個周期，我們需要通過鏡像生成后半個周期，這樣總采樣點個數(shù)為250*2=500)。Order是需要分析的諧波次數(shù)，輸入11就是分析到11次諧波。運行，就得到下面的兩個圖了，第一個是原始波形，基波分量以及各高次諧波；第二個是個諧波分量的幅值大小柱狀圖。clcclear all;format long; Ns=500;order=11; %*read the position and flux density*fid=fopen(B.dat,r); %ope