Maxwell瞬態(tài)的案例
作動(dòng)器仿真設(shè)計(jì)解決方案
一、電磁分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)
ANSYS Maxwell的靜態(tài)或者瞬態(tài)求解器可以完成作動(dòng)器二維和三維電磁場分析。通常情況下，在靜態(tài)仿真中把線圈的形狀、匝數(shù)和線徑以及幾何尺寸等參數(shù)設(shè)為參數(shù)化變量，改變線圈電流和銜鐵位置而輸出一組反映力和位置的曲線。由于Maxwell使用了自動(dòng)自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)，變量的參數(shù)化/優(yōu)化掃描變得非常的容易。
除了靜態(tài)方法以外，使用Maxwell瞬態(tài)求解器，可以仿真在考慮了電氣控制和機(jī)械負(fù)載的條件下，銜鐵到達(dá)閉合位置的速度問題。例如：外加激勵(lì)電壓源為任意波形（或者使用Maxwell自帶的circuit editor工具），同時(shí)考慮材料的非線性，考慮機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程（包含了阻尼、負(fù)載力，而且它們都可以是關(guān)于位置、速度或者時(shí)間的函數(shù)），考慮電渦流和磁擴(kuò)散，其仿真結(jié)果如下圖所示。
圖：采用Maxwell自帶的外電路編輯器實(shí)現(xiàn)斬波電流激勵(lì)瞬態(tài)仿真結(jié)果：位置波形、線圈電流和二極管電流波形
圖：基于瞬態(tài)電磁分析優(yōu)選滿足負(fù)載力要求的設(shè)計(jì)方案
圖：基于瞬態(tài)電磁分析優(yōu)選滿足閉合時(shí)間要求的設(shè)計(jì)方案
二、電磁、熱耦合分析
Maxwell瞬態(tài)電磁場仿真分析得到的線圈和鐵芯損耗，可通過ANSYS Workbench環(huán)境映射到ANSYS Mechanical或者ANSYS CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）軟件Fluent中做熱分析。
展開 推薦 | Ansys渠道合作伙伴11月活動(dòng)一覽
培訓(xùn)內(nèi)容：
1、Ansys Maxwell瞬態(tài)場仿真基本流程；
2、Ansys Maxwell瞬態(tài)場網(wǎng)格劃分介紹；
3、帶外電路的瞬態(tài)場仿真；
時(shí)間：11月28日，9:00-11:00
合作伙伴：上海恒士達(dá)科技有限公司
地點(diǎn)：線上
費(fèi)用：免費(fèi)
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11月28日 | PCB電熱力耦合仿真及案例分享
簡介：本課程針對(duì) PCB 領(lǐng)域核心痛點(diǎn) —— 電子設(shè)備熱失效頻發(fā)（溫度升高致失效率指數(shù)增長），且功率密度提升進(jìn)一步加劇熱力設(shè)計(jì)壓力，聚焦 PCB 電熱力耦合仿真及案例分享。
時(shí)間：11月28日，9:30-17:00
合作伙伴：上海佳研實(shí)業(yè)有限公司
地點(diǎn)：上海
費(fèi)用：3,500元/人
立即預(yù)報(bào)名
展開 電磁鐵運(yùn)動(dòng)和溫升耦合仿真---Maxwell的靜態(tài)、瞬態(tài)和Icepak耦合仿真 ￥29
模型如圖所示
1.瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)分析
動(dòng)作器在線圈通電狀態(tài)下，其周圍產(chǎn)生磁場，將上方的銜鐵吸合，其設(shè)在采用瞬態(tài)方法，計(jì)算在短時(shí)間時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，本例計(jì)算了1ms的時(shí)間，電流采用1000*4A，銜鐵考慮了其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以將模型導(dǎo)入到ansys結(jié)構(gòu)分析中，查看在對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分析結(jié)果如圖所示
分析結(jié)果顯示銜鐵在0.95ms左右閉合，速度逐漸增大，另外銜鐵受到的扭矩可以看到隨著閉合其受力顯著增大
2.靜態(tài)磁場分析
取值閉合狀態(tài)進(jìn)行靜態(tài)磁場分析，獲取其磁場分布和功率損耗
3.溫升分析
在Maxwell中插入Icepak模塊，將磁場分析模塊的模型復(fù)制進(jìn)來，設(shè)置網(wǎng)格劃分的水平，設(shè)置空氣域的邊界條件，然后設(shè)置相應(yīng)的發(fā)熱功率EMloss，讀取本次磁場分析的模型，軟件自動(dòng)讀取功耗，設(shè)置setup，設(shè)置相應(yīng)的流體分析收斂數(shù)值
另外本實(shí)例需要注意的是重力方向的設(shè)置，默認(rèn)的的重力是不考慮的，
其網(wǎng)格如下所示，可以看到Maxwell繼承了Icepak的網(wǎng)格劃分方法，完全為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，相當(dāng)?shù)囊?guī)則，需要注意的是模型當(dāng)中不能出現(xiàn)曲線，都需要設(shè)置成多邊形模式
溫度分布如圖所示，可以看到鐵芯和線圈的溫度類似，銜鐵的溫度偏低，主要是由于其銜鐵和鐵芯沒有直接接觸，故沒有熱傳導(dǎo)的效果，而另外模型是接觸狀態(tài)，其溫度類似
相應(yīng)的流體分布 和流動(dòng)矢量如圖所示
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展開 ANSYS在電磁作動(dòng)器設(shè)計(jì)中的仿真應(yīng)用
ANSYS采用ANSYS Maxwell、Twin Builder、ANSYS Workbench（ANSYS Mechanical 和ANSYS CFD）軟件對(duì)電磁作動(dòng)器進(jìn)行了多物理域系統(tǒng)級(jí)協(xié)同仿真分析。
結(jié)構(gòu)簡述
作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式有很多，但工作原理基本相同。典型的電磁作動(dòng)器包含一個(gè)繞制在鐵極片的多匝線圈和一個(gè)可移動(dòng)的銜鐵。另外，如外殼框架的鐵心部分，為磁通提供閉合回路，圖1展示了框架、磁極片、線圈和銜鐵的幾何結(jié)構(gòu)。
圖1三維軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)典型電磁作動(dòng)器視圖
圖2顯示了作動(dòng)器在電壓源激勵(lì)條件下的瞬態(tài)磁通密度云圖。在線圈電流快速上升期間，磁通還沒有來得及擴(kuò)散到作動(dòng)器的整個(gè)磁路前，集中分布在作動(dòng)器的內(nèi)表面上，這也延遲了銜鐵力場的建立時(shí)間，從而延遲了閉合時(shí)間。類似道理，當(dāng)外加電壓源關(guān)斷后從設(shè)備上撤銷磁場時(shí)，由于殘磁的存在也會(huì)延遲作動(dòng)器銜鐵的重新打開時(shí)間。圖2中插圖顯示了考慮電渦流后局部磁場擴(kuò)散過程，隨著時(shí)間推進(jìn)，磁場穿過設(shè)備壁厚，銜鐵受力增加，最后，一旦受力克服了彈簧和負(fù)載反作用力后銜鐵閉合。
圖2 瞬態(tài)仿真0.001S后的磁密圖
靜態(tài)和瞬態(tài)仿真分析
Maxwell的靜態(tài)或者瞬態(tài)求解器可以完成作動(dòng)器二維和三維電磁場分析。通常，在靜態(tài)仿真中把線圈的形狀系數(shù)、匝數(shù)和線徑以及幾何尺寸等參數(shù)設(shè)為參數(shù)化/優(yōu)化變量，改變線圈電流和銜鐵位置值而輸出一組反映力和位置的曲線。由于Maxwell使用了自動(dòng)自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)，從而使變量的參數(shù)化/優(yōu)化掃描變得非常的容易。
除了靜態(tài)方法以外，使用Maxwell瞬態(tài)求解器可以仿真在考慮了電氣控制和機(jī)械全面條件下銜鐵到達(dá)閉合位置的速度問題。
展開 
ANSYS知識(shí)庫 | Maxwell激勵(lì)設(shè)置及網(wǎng)格剖分設(shè)置問題（二）
問題描述：
在電機(jī)中，鐵耗的精確計(jì)算十分重要，Maxwell瞬態(tài)場求解器下默認(rèn)不打開鐵耗的計(jì)算，需要手動(dòng)勾選；另外，基于標(biāo)準(zhǔn)斯坦梅茲公式（steinmetz method）計(jì)算的鐵耗并未考慮對(duì)轉(zhuǎn)矩等場數(shù)據(jù)的影響，而Maxwell中可以單獨(dú)考慮，操作如下：
解決辦法：分兩步
★ 步驟一：激活鐵耗的計(jì)算（Transient solver下）
點(diǎn)擊菜單 Maxwell 2D/3D>Excitations>Set Core Loss
在彈出的General下，選擇需要計(jì)算的stator / Rotor
★ 步驟二：設(shè)置Consider core loss effect on field
在彈出的Set Core Loss下，Advanced下，勾選 □Consider core loss effect on field
展開 ANSYS知識(shí)庫 | Maxwell相關(guān)：負(fù)載及求解設(shè)置問題（二）
Maxwell瞬態(tài)場仿真中，用戶需要對(duì)某些特定時(shí)間段的瞬態(tài)情形進(jìn)行精細(xì)分析，則需要很小的步長；但是如果把整個(gè)仿真時(shí)間段的步長都設(shè)置很小的話，則造成整個(gè)仿真時(shí)間過長。
可以在Maxwell里進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行變步長仿真：對(duì)用戶關(guān)注的時(shí)間段，用小步長；對(duì)用戶不太關(guān)注的時(shí)間段，用大步長。
來源于：ANSYS官網(wǎng)
ANSYS知識(shí)庫 | Maxwell相關(guān)：典型應(yīng)用問題（三）
★ 外電路中ECER_model的參數(shù)定義
Maxwell外電路中的ECER_model模型參數(shù)，
其中RotAngMax是最大掃描角度，對(duì)于三相電機(jī)而言只需要60度電角度，在這里機(jī)械角度就是30度；RotAngIntervals定義的是角度掃描的點(diǎn)數(shù)，這里選擇30。在本例中，角度周期是30度、掃描30個(gè)點(diǎn)。所以總的計(jì)算點(diǎn)數(shù)是11*11*30=3630個(gè)點(diǎn)，在Maxwell瞬態(tài)場中會(huì)計(jì)算3630個(gè)時(shí)間點(diǎn)。在Maxwell2D中大約需要半個(gè)小時(shí)。且不需要DSO和OPT。
★ 第三步，Maxwell模型中導(dǎo)入sph文件。運(yùn)行的時(shí)間可能很長，與電流掃描的范圍、角度掃描的范圍相關(guān)。
★ 第四步，查看生成的ECE模型。模型位于：project_name.mxwlresults\ECE.results\下后綴名為ECE文件夾下面的ece_model.sml文件
★ 第四步，調(diào)用生成的ECE模型。
展開 ANSYS知識(shí)庫 | Maxwell相關(guān)：負(fù)載及求解設(shè)置問題（一）
Maxwell瞬態(tài)場仿真中，用戶需要對(duì)某些特定時(shí)間段的瞬態(tài)情形進(jìn)行精細(xì)分析，則需要很小的步長；但是如果把整個(gè)仿真時(shí)間段的步長都設(shè)置很小的話，則造成整個(gè)仿真時(shí)間過長。
可以在Maxwell里進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行變步長仿真：對(duì)用戶關(guān)注的時(shí)間段，用小步長；對(duì)用戶不太關(guān)注的時(shí)間段，用大步長。
來源于：ANSYS官網(wǎng)
ANSYS知識(shí)庫 | Maxwell激勵(lì)設(shè)置及網(wǎng)格剖分設(shè)置問題（一）
問題描述：
在電機(jī)中，鐵耗的精確計(jì)算十分重要，Maxwell瞬態(tài)場求解器下默認(rèn)不打開鐵耗的計(jì)算，需要手動(dòng)勾選；另外，基于標(biāo)準(zhǔn)斯坦梅茲公式（steinmetz method）計(jì)算的鐵耗并未考慮對(duì)轉(zhuǎn)矩等場數(shù)據(jù)的影響，而Maxwell中可以單獨(dú)考慮，操作如下：
解決辦法：分兩步
★ 步驟一：激活鐵耗的計(jì)算（Transient solver下）
點(diǎn)擊菜單 Maxwell 2D/3D>Excitations>Set Core Loss
在彈出的General下，選擇需要計(jì)算的stator / Rotor
★ 步驟二：設(shè)置Consider core loss effect on field
在彈出的Set Core Loss下，Advanced下，勾選 □Consider core loss effect on field
展開 Ansys輸配電設(shè)備整體解決方案（上）
變壓器短路電動(dòng)力計(jì)算
? 使用 Maxwell 瞬態(tài)求解器的外部電路編輯器，在指定時(shí)刻用開關(guān)將短路施加到任意繞組上
? 可應(yīng)用于復(fù)雜的繞組連接方式，例如移相變壓器
? 繞組導(dǎo)體上的力密度圖（N/m3）
? 可以計(jì)算每根導(dǎo)體的軸向力和徑向力
? 可以考慮線圈的環(huán)向應(yīng)力
特種變壓器
? 電爐變壓器不平衡電流計(jì)算
- 低壓有15個(gè)并聯(lián)盤式線圈
- Disk 1和Disk 15線圈中有明顯的徑向磁場穿過
- 徑向磁場的不均衡將在并聯(lián)線餅中生成不平衡電流
變壓器涌流
? 使用 Maxwell 瞬態(tài)求解器
? 一次側(cè)角接五柱變壓器
? 使用外部電路搭建繞組聯(lián)結(jié)組別
繞組短路阻抗
地磁感應(yīng)電流分析 (GIC)
深圳市優(yōu)飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)解決方案與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、專精特新中小企業(yè)。
展開 ANSYS知識(shí)庫| Maxwell相關(guān)建模問題（四）
問題描述：
Maxwell2D瞬態(tài)場仿真器Transient在XY坐標(biāo)系中如何設(shè)置模型深度？
解決辦法：
★ 步驟：
點(diǎn)擊菜單 Maxwell2D> Design Settings
在彈出的窗口2D Design Settings中，選擇Model Depth標(biāo)簽
在如下圖紅色框里填入模型實(shí)際在Z方向的深度
ANSYS知識(shí)庫 | Maxwell激勵(lì)設(shè)置及網(wǎng)格剖分設(shè)置問題
問題描述：
在電機(jī)中，鐵耗的精確計(jì)算十分重要，Maxwell瞬態(tài)場求解器下默認(rèn)不打開鐵耗的計(jì)算，需要手動(dòng)勾選；另外，基于標(biāo)準(zhǔn)斯坦梅茲公式（steinmetz method）計(jì)算的鐵耗并未考慮對(duì)轉(zhuǎn)矩等場數(shù)據(jù)的影響，而Maxwell中可以單獨(dú)考慮，操作如下：
解決辦法：分兩步
★ 步驟一：激活鐵耗的計(jì)算（Transient solver下）
點(diǎn)擊菜單 Maxwell 2D/3D>Excitations>Set Core Loss
在彈出的General下，選擇需要計(jì)算的stator / Rotor
★ 步驟二：設(shè)置Consider core loss effect on field
在彈出的Set Core Loss下，Advanced下，勾選 □Consider core loss effect on field
展開 石油石化常規(guī)反應(yīng)器仿真技術(shù)實(shí)踐 -【北京】ANSYS線下研討會(huì)
日期/時(shí)間
2019年11月14日，9：00-17：00
研討會(huì)主題
石油石化常規(guī)反應(yīng)器簡介
攪拌槽反應(yīng)器CFD仿真（上機(jī)）
流化床、漿態(tài)床反應(yīng)器CFD仿真（流動(dòng)、反應(yīng)耦合，上機(jī)）
換熱器CFD仿真以及熱應(yīng)力分析（熱流固耦合，上機(jī)）
Fluent與Maxwell雙向瞬態(tài)耦合分析流程
會(huì)議地點(diǎn)
北京市海淀區(qū)中關(guān)村融科資訊中心B座1509室
研討會(huì)受眾
石油化工領(lǐng)域企業(yè)、機(jī)構(gòu)
講師簡介
牛海峰，現(xiàn)任ANSYS中國Mechanical高級(jí)工程師，負(fù)責(zé)售后技術(shù)支持工作，對(duì)ANSYS Mechanical，多物理場耦合產(chǎn)品，ANSYS平臺(tái)方案等有關(guān)產(chǎn)品及方案應(yīng)用有全面的了解和經(jīng)驗(yàn)。
蔣雪冬博士，15年畢業(yè)于西安交通大學(xué)化學(xué)工程系，現(xiàn)任ANSYS中國高級(jí)咨詢工程師，負(fù)責(zé)石油石化領(lǐng)域的仿真支持工作，熟悉多相流、傳熱、傳質(zhì)反應(yīng)、多物理場耦合等領(lǐng)域問題。對(duì)ANSYS平臺(tái)方案等有關(guān)產(chǎn)品及方案應(yīng)用有全面的了解和經(jīng)驗(yàn)。
報(bào)名信息
500元/人，點(diǎn)擊即可報(bào)名參會(huì)：http://event.31huiyi.com/1729189427/index?c=jishulink
報(bào)名截止日期：2019年11月13日，17：00
展開 Workbench和Maxwell聯(lián)合仿真做電磁-熱分析問題
如圖，A為瞬態(tài)磁場分析，B為穩(wěn)態(tài)熱分析，本人先在Maxwell進(jìn)行3D瞬態(tài)磁場分析，得到分析的結(jié)果需要導(dǎo)入Workbench里面，但是不懂怎么導(dǎo)入啊，還有導(dǎo)入的是什么格式的文件，哪位大神知道指導(dǎo)一下。
ANSYS知識(shí)庫| Maxwell相關(guān)建模問題（二）
問題描述：Maxwell2D瞬態(tài)場仿真器Transient在XY坐標(biāo)系中如何設(shè)置模型深度？
解決辦法：
★ 步驟：
點(diǎn)擊菜單 Maxwell2D> Design Settings
在彈出的窗口2D Design Settings中，選擇Model Depth標(biāo)簽
在如下圖紅色框里填入模型實(shí)際在Z方向的深度
4、如何實(shí)現(xiàn)磁鋼梯形充磁？
問題描述：如何實(shí)現(xiàn)磁鋼梯形充磁？
