MAXWELL 2D的案例
Maxwell 2D渦流場分析要點和心得 ，在北鯤云上快速開始Maxwell
早在今年五月，北鯤云超算平臺邀請了平臺用戶——溫老師為大家做直播分享，分享主題為Maxwell 2D渦流場分析要點和心得。完整的回放可以在北鯤云官網或b站賬號中看到。
溫老師曾發布《maxwelll電磁分析基礎系列和實戰系列》教程，被贊為“最容易學會的電磁教程”。
簡單放了一些ppt截圖及溫老師的操作過程，更詳細的操作可以詢問我們的工作人員。
這是軟件的一些教程操作，那要如何在北鯤云上快速開啟maxwell呢？
第一步，進入北鯤云控制臺，平臺界面簡潔易用，可以快速開始計算
第二步，在應用中心找到所需軟件，或者在鏡像中心安裝maxwell自己所需要的版本即可。如果在這一步遇到困難可以找技術支持人員，全天在線。
第三步，選擇合適的方式提交作業，平臺有模板提交、命令行提交、圖形界面提交三種方式可選，這里一般使用圖形界面提交。同事圖形界面提交支持windows工作站和linux工作站，可以根據自己的習慣選擇
第四步，選擇配置，平臺CPU/GPU資源都很齊全，彈性計算按需使用，具體的收費標準可以在控制臺中查詢
第五步：開始計算，這里要提示的是，完成計算后一定要記得釋放節點
展開 Maxwell入門案例_兩通電導線2D&3D磁場仿真
用Maxwell軟件對兩根通電導線周圍磁場進行仿真，用Maxwell2D和Maxwell3D都做了一遍。
Maxwell 3D模塊仿真
1.幾何模型
注意：紅色長方體形框線為求解域邊界。這里電流邊界與求解域邊界要重合，否則計算報錯。
2.電流載荷
左右兩個導線都施加Z方向的10A恒定電流。
3.磁場結果
Maxwell2D模塊仿真
1.幾何模型
2.電流加載
同理都在左右兩個圓形截面上加載10A穩定電流。
3.結果
對比結果發現：Maxwell3D求解到的最大磁場強度為 2.42e-2，Maxwell2D求解到的最大磁場強度2.36e-2，誤差為2.48%。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
在Maxwell 2D中，利用該電機的1/8模型，計算定子內表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進行該電機三維定子的諧響應分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計算的定子內表面徑向和切向磁拉時域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical 中進行頻域的諧響應分析；諧響應分析的結果，作為激勵耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數
，仿真過程中使用的材料為默認的結構鋼
2. 電磁力計算
圖3 1/8電機模型
分析模型為 Prius 電機的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開【Workbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統。
圖4 Maxwell 2D分析流程圖
導入模型以后，為了精確分析定子齒部的徑向電磁力，并將力密度的分布耦合到后續的諧響應分析中。
需要將定子齒部“分割”出來，并施加更細密的網格剖分。
圖5 定子齒尖網格劃分
設定求解時間為10ms和求解步長為50us，并打開電磁力計算開關，在計算的電磁力的類型選項中，object based是通過電磁力和力矩的方式計算，element based是計算的電磁力密度。
展開 方案 | 高性能電機電磁仿真方案
ANSYS高性能電機電磁仿真方案，經歷了旋轉電機設計專家RMxprt與通用電頻電磁場仿真軟件Maxwell獨立計算，RMxprt一鍵生成Maxwell有限元仿真模型等多次理論算法與操作上的完善，在電機仿真領域地位不可動搖。
圖1為ANSYS Maxwell 2D永磁電機仿真模型，利用邊界條件，仿真對象為1/8模型，大大縮短了仿真時間，提高了研發效率。
圖1 Maxwell 2D電機仿真（1/8）模型
圖2 Maxwell 2D電機仿真場強云圖
圖2為Maxwell
2D仿真的場強云圖，通用的maxwell結果中包含電機的轉矩、轉速、三相電感、損耗等量。基于提升工程師研發效率、節省研發成本，同時也為了更方便的利用軟件處理電機設計中面臨的復雜的后處理問題，ANSYS提供了針對電機后處理開發的腳本程序UDO。
1、UDO的Average &RMS Solutions在發電機中的應用
UDO全名User
Defined Outputs，即用戶自定義輸出。是基于開放式的Python語言，用于Maxwell2D和Maxwell
3D瞬態磁場求解器，為電機（電動機和發電機均可）仿真應用開發的專業后處理腳本程序。利用Average&RMS
Solutions，可以方便的得到電機輸入輸出功率，轉矩及其波動量，功率因數，DQ軸的電感、電流、磁通量等電磁性能數據。
Average
& RMS Solutions的設置路徑為Maxwell2D/3D à Results à Create User Defined
Solutions àElectric Machines Solutions à R16.2/16.1/16 àAverage &
RMS Solutions（不同toolkits版本），界面如圖3所示。
展開 
基于 Simplorer 和 Maxwell 的永磁無刷直流電動機的設計仿真
定子設計：槽數為９；定子的內徑為 30 ｍｍ；槽口寬為 2.5 ｍｍ；槽口深為 0.5 ｍｍ；槽深為 10.5 ｍｍ；定子齒寬為５ｍｍ。
轉子設計：外徑為 29 ｍｍ；永磁體厚度為３ｍｍ；轉子內孔直徑為 10 ｍｍ，轉子磁環為５對極，粘接釹鐵硼，15℃下剩磁通密度 0.654Ｔ，矯頑力為421ｋＡ/ｍ；
繞組：每槽匝數為 45 匝；線徑為 0.62 ｍｍ。
電機有限元模型的建立
根據上面初步設計的數據，電機的主要參數是：定子內徑為 30 ｍｍ；轉子外徑為 29 ｍｍ；轉子內徑為 10 ｍｍ；永磁體厚度為３ｍｍ；定子槽數為９；電機極數為 10 ；鐵芯長度 為 50 ｍｍ。
利用 軟 件 An-soft / Maxwell 2D 模塊進行無刷直流電機模型的建立的步驟為：
①打開 Maxwell 2D 模塊界面，確定電機的求解環境。
②利用 AutoCAD 作圖軟件，畫出電機的模型 ( 包括定子、轉子、永磁體、繞組等），將畫好的模型導入到 Maxwell 2D中，如圖２所示。
③利用軟件的自帶材料或者自定義材料給電機的各部分添加材料。
④建立各相繞組，并對電機各部分進行剖分，使之達到合理的剖分效果，如圖３所示。
⑤確定電機求解過程中的邊界條件、激勵、損耗等。
⑥確定求解時間、負載轉矩等。
基于 Simplorer 電機的建模
Simplorer 是功能強大的多域機電系統設計與仿真分析軟件，可以對機電驅動系統、熱力系統、傳動系統、傳感器設備、電磁場領域和電力電子系統進行仿真分析。
Simplorer 建模的基本步驟為：查找、放置所需要元件，元件連接，元件屬性設置，輸出變量設置，求解屬性設置，仿真結果顯示設置。
展開 電磁場分析書籍推薦--《Ansoft 工程電磁場有限元分析》
定義求解選項
9.4.5 生成解
第10章 二維溫度場分析
10.1 二維熱分析理論基礎
10.2 二維溫度場邊界條件
10.2.1 強加溫度（Enforce Temperature）
10.2.2 表面熱流密度（Surface Heat Flux）
10.2.3 熱對流（Convection）
10.2.4 輻射（Radiation）
10.3 〖例10.1〗帶有集中熱源絕緣棒的溫度場分析
10.3.1 問題分析與解析解
10.3.2 Maxwell 2D溫度場仿真分析
10.4 〖例10.2〗導電棒的溫度場分析
10.4.1 問題描述與解析解
10.4.2 Maxwell 2D溫度場仿真分析
10.5 〖例10.3〗方形截面導體溫度場計算檢驗
10.5.1 建立Maxwell 2D工程項目
10.5.2 創建2D模型
10.5.3 設定材料屬性
10.5.4 設定邊界條件和激勵源
10.5.5 求解
10.5.6 分析求解結果及檢查能量守恒
10.6 〖例10.4〗單一導體溫度場分析
10.6.1 建立Maxwell 2D工程項目
10.6.2 創建2D模型
10.6.3 設定材料屬性
10.6.4 設定熱邊界條件和激勵源
10.6.5 求解
10.6.6 結果分析
10.7 〖例10.5〗線圈溫度場分析
10.7.1 問題分析
10.7.2 Maxwell 2D仿真過程
第11章 二維參數化電磁場分析
11.1 〖例11.1〗螺線管電磁閥的參數化求解
展開 使用ANSYS Maxwell進行RMxprt仿真：初學者逐步指南 ￥6
我們會引導你完成從選擇電機類型到解讀結果，再到將模型導出至Maxwell 2D或3D進行進一步分析的每一步。
無論你是學生、工程師、研究人員還是好奇的學習者，本課程都將讓仿真變得更簡單、更快、更有趣。課程結束時，你將能夠：
- 使用RMxprt模板構建電機模型
- 輸入繞組數據、幾何參數和材料規格
- 運行仿真以分析轉矩、效率、損耗等
- 導出至Maxwell 2D/3D進行完整的有限元分析仿真
手摸手教你入門ansys maxwell | 銅線電場分布
手摸手，所有截圖教你入門ansys maxwell 有限元分析最簡單案例 - 銅線電場分布。
0、需求說明
使用 ansys maxwell 對電纜線電場進行計算。
電纜尺寸
銅芯半徑為 15mm，絕緣體層為 7mm。以下為電纜線橫截圖
求解操作整體流程
首先使用maxwell 2D設計，并設置solution type為 AC conduction，然后分別進行以下操作即可。
Maxwell中考慮電工鋼帶多次沖剪對材料鐵耗的影響
2 考慮硅鋼加工因素的切邊邊緣鐵耗劣化系數的抽取
由于硅鋼每一次切割都會產生2條劣化邊緣(如圖1)，因此Maxwell 2019 R1新增抽取等效切邊深度“Extract Equiv. Cut Depth”功能(如圖2)。
圖1 硅鋼每一次切割都產生2條劣化邊緣
圖2 電工鋼材料屬性新增“Extract Equiv. Cut Depth”功能
為模擬硅鋼片多次剪切對鐵耗的影響，需要用戶輸入如圖3所示的B-P曲線；輸入不同切割邊的鐵耗測試曲線，抽取等效的劣化深度。
圖3 輸入不同切割次數時所對應的B-P曲線
3 不考慮切邊邊緣劣化系數的電機鐵耗計算
將Maxwell2D案例命名為“Without_Cut_Mesh”，然后在Maxwell電機的硅鋼材料庫中選中DW465_50這個牌號的材料，然后用CloneMaterial(s)這個菜單功能復制一個硅鋼材料，并將其命名為“DW465_50_without_edge_cut_mesh”，然后在該材料的屬性面板中將其“Equiv.Cut Depth”這一項設置為0，如圖4所示。
圖4 “DW465_50_without_edge_cut_mesh”材料設置界面
對“Without_Cut_Mesh”這個Maxwell 2D案例進行有限元計算，其鐵耗計算結果如圖5所示。
展開 ANSYS Maxwell中邊界條件的應用
Maxwell 3D瞬態場中不能添加Tangential H Field邊界條件。
Region的設置應和實際磁場盡可能相同，若外部磁場為地磁場，則應選擇盡可能大的Region。
4 VectorPotential
4.1 邊界條件解釋
矢量磁勢邊界條件，定義邊界上的矢量磁位A的常數值。邊界處的磁場與邊界正切，不會漏到邊界外面去。
4.2 案例驗證
本案例將會在Maxwell 2D靜磁場中查看Vector Potential邊界條件對磁場的影響。利用1.2中的案例直接生成Maxwell 2D算例，如圖12所示。
選擇Region所有的邊界，并添加VectorPotential Boundary，值為0，如圖13所示。設置一個足夠收斂的“Setup”，并求解，求解完成后查看所有實體的Flux_Line，如圖14所示。
圖12 模型
圖13 定義矢量磁勢邊界條件
圖14 磁力線分布
4.3 應用說明
此邊界條件僅用于Maxwell 2D。
從仿真結果的磁力線分布可知，磁場被嚴格限定在邊界之內，與Maxwell 3D中的Neumann邊界條件有異曲同工之處。當磁場較封閉或Region足夠大時，應用Vector Potential邊界條件才會得到相對正確的分析結果。
5 Balloon
5.1 邊界條件解釋
氣球邊界條件是無限遠邊界條件。作用與Vector Potential相似，但是磁場可以穿過邊界。
5.2 案例驗證
5.2.1 較小Region
將3.2中的案例直接重復使用，修改邊界條件為Balloon，如圖15所示，并直接求解，查看磁力線結果，如圖16所示。
展開 基于ANSYS Maxwell的平面螺旋型線圈電感仿真分析
二、不含隔磁片的平面螺旋型線圈
本節將在ANSYS Maxwell的Magnetostatic靜磁場求解器的RZ軸對稱坐標系中，建立圖1(a)中不含隔磁片的平面螺旋型線圈的2D和3D模型。為了對比結果，2D和3D模型應設置相同大小的求解區域。
（一）不含隔磁片的平面螺旋型線圈2D模型
本節將對線圈采用兩種建模方式。第一種采用導線的圓截面對線圈進行建模，第二種將線圈截面用一個矩形進行近似建模，現在對比兩種建模方法的結果。
第一種建模方式，每一匝導線用一個半徑為0.5mm、 材料為銅的圓形表示，匝間距為0.15mm，建立好的模型如圖2所示。為線圈添加一個高度和寬度均為100mm的求解區域Region。給每一匝線圈加載激勵電流1A，并設置求解電感矩陣值，Maxwell 2D→Parameters→Assign→Matrix，在彈出的窗口中勾選加載在10個圓截面上的激勵源。設置完畢后，對模型進行分析求解。
在Maxwell 2D→Results→Solution Data窗口中查看求解結果，以10匝導線的圓截面對平面螺旋線圈進行建模，得到的電感矩陣為一個10×10的電感矩陣，主對角線元素為每匝導線的自感，其他非主對角線元素為各匝導線之間的互感。由于線圈電感L即為每匝導線的自感Li與各匝導線之間互感Mij之和，得出式(2)：
式(2)中，Li為線圈的自感，Mij為第i匝導線與第j匝導線之間的互感。將ANSYS計算的電感矩陣數據導入Matlab中，根據式(2)計算得到的線圈電感值為3.653 2uH。
此外，利用ANSYS Maxwell軟件可以求出整個求解區域的能量，再通過線圈電感與線圈總能量的關系求出線圈的電感值。
展開 
分享Ansoft學習筆記
MAXWELL 2D：
工業應用中的電磁元件，如傳感器，調節器，電動機，變壓器，以及其他工業控制系統比以往任何時候都使用得更加廣泛。由于設計者對性能與體積設計封裝的希望，因而先進而便于使用的數字場仿真技術的需求也顯著的增長。在工程人員所關心的實用性及數字化功能方面，Maxwell 的產品遙遙領先其他的一流公司。Maxwell 2D 包括交流/ 直流磁場、靜電場以及瞬態電磁場、溫度場分析，參數化分極；以及優化功能。此外，Maxwel2D 還可產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用。
MAXWELL 3D：
向導式的用戶界面、精度驅動的自適應剖分技術和強大的后處理器時的Maxwell 3D成為業界最佳的高性能三維電磁設計軟件。可以分析渦流、位移電流、集膚效應和鄰近效應具有不可忽視作用的系統，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、轉矩、電感、儲能等參數可以自動計算。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則的體。Sweep是通過旋轉、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一下被減模型。 第三欄cover surface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、鏡像（不保存原模型）、縮放等操作。
Options 用來進行一些基本的設置。
展開 如何在Maxwell中將邊界條件和幾何一起復制？
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問題描述
在 Maxwell中復制物體的時候，默認只復制物體的尺寸和材料屬性。通過改變設置可以連同幾何一起復制邊界條件。
解決方案(1/2)
● 根據圖1所展示的內容，您可以啟動將邊界/網格和幾何一起復制的功能。
圖1 前往 Options 中的 General Options
● 前往菜單欄，點擊Tools → 0ptions → General 0ptions → Maxwell 2D / Maxwell 3D → Boundary Assignment → 勾中" Duplicate boundaries / mesh operations with geometry ”,見圖2、3。
圖2 啟動 Maxwell 2D 復制功能
圖3 啟動 Maxwell 3D 復制功能
解決方案(2/2)
● 請注意，當選中此選項時，網格操作和分配給對象的激勵也將同時復制。
● 也可參見 Maxwell 在線幫助:
Assigning Boundaries and Excitations for 3D/2D Designs > Modifying Boundary Conditions and Excitations > Duplicating Boundaries and Excitations
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展開 Maxwell v16 教程
maxwell v16
Maxwell_v16_2D_WS02_BasicEddyCurrentAnalysis.pdf
Maxwell_v16_2D_WS03_BasicElectrostaticAnalysis.pdf
Maxwell_v16_2D_WS04_BasicDCConductionAnalysis.pdf
Maxwell_v16_2D_WS05_BasicTransient_SourcesAndCircuit.pdf
Maxwell_v16_2D_WS09_BasicPostprocessing.pdf
Maxwell_v16_2D_WS10_BasicParametricAnalysis.pdf
Maxwell_v16_2D_WS11_BasicOptimetricsAnalysis.pdf
展開 Workbench電磁熱耦合分析（流程說明）
選擇.mxwl格式，選擇剛才的maxwell分析完成的文件，進行導入。
?第四步：更新工程
點擊Workbench菜單欄中的 update project，如果maxwell文件正確的話，過一會solution會有黃色閃電變成綠色對勾。然后在左側選擇Steady-state thermal ，拖入到中間
?第五步：模型屬性
然后將Steady-state thermal下的Gemoetry屬性改為2D.
?第六步：設置單位
雙擊Gemoetry，進入模型設置界面，選擇對應的模型尺寸單位。點擊左上角菜單欄中的File-Impotr Extenal Gemoetry File，選擇剛才maxwell導出的step格式模型。導入后，點擊左上角快捷圖表Generate，模型就會出現。
?第七步：網格剖分
關閉Gemoetry界面，退回主界面，會發現Gemoetry已經變為綠色對勾，標識模型導入正確。然后點 擊Workbench菜單欄中的 update project，會自動對模型進行網格劃分。當然也可以進入Model菜單進行手動劃分。
?第八步：模型對接
網格劃分成功后，Model會變為綠色對勾。然后將Maxwell 2D solution和 Steady-state thermal 的Setup進行連接，再次點擊菜單欄中的 update project。
?第九步：完成導入
update project完成后，Maxwell 2D 中solution會變成綠色對勾。
展開 