Maxwell電磁力的案例
電磁閥仿真專題培訓-Maxwell 3D側向作用力
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本教程演示了如何使用多相模型模擬軸承油膜潤滑。
啟動FLUENT并導入網格
第一步
在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2021→Fluid Dynamics→Fluent 2021命令，啟動Fluent 2021。
第二步
單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
定義模型
單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在Solver Time中選擇Steady。
設置材料
單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→
Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。創建新物質，oil。
定義多相流模型
第一步
在模型設定面板Models中雙擊Multiphase按鈕，彈出Multiphase Model（多相流模型）對話框，選擇Mixture，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。
第二步
在模型設定面板Models中雙擊Multiphase下的Phases按鈕，彈出Phase（多相流設置）對話框，在Phase-1對話框中，Phase Material選擇oil，在Phase-2對話框中，Phase Material選擇air，單擊OK按鈕確認并關閉對話框
展開 基于2019 R3 Workbench進行電機多速振動噪聲分析
具體分析模型如下圖1所示：
圖1
●電機電磁方案設計
■Maxwell需要注意的地方如下圖2所示：
圖2
■Maxwell計算的電機方案部分結果如下：
圖3徑向氣隙磁場Br
圖4徑向電磁力Fr
圖5磁力線分布圖
圖6電磁力分布圖
●Maxwell與Harmonic Response連接
▇實現電磁Maxwell-諧響應Harmonic Response數據連接，通過RMB直接連接，如下圖7所示：
圖7
▇最后計算完成的項目流程圖，如下圖8所示：
圖8
●電機振動計算
關鍵的地方是電磁力的映射，注意模型坐標一致性
▇進行電機諧響應分析，添加所需材料，如圖9所示
圖9材料導入
▇電機模型建立，可通過WB自帶的建模模塊DM或者SCDM進行模型建立，也可以用自己熟悉的建模工具建立再導入Geometry
圖10模型導入
▇進入諧響應模塊下Mechanical界面，進行電機振動計算的前處理、求解以及結果查看分析，如圖11所示
圖11諧響應界面
1）材料分配，如圖12所示，通過Assignment下進行材料選擇
圖12材料分配
2）Maxwell電磁力映射設置，需要選擇定子鐵芯內徑面（與在Maxwell里計算時選擇電磁力計算方式有關），如圖13所示
圖13齒面選擇
完成后內徑面選擇，然后點擊Generate Remote Loads，軟件會自動把Maxwell里計算的不同轉速下的電磁力映射過來，如圖14與15所示
圖14電磁力導入
展開 案例 | Ansys Motion 新能源車電機動力NVH 仿真方案
通過Maxwell電磁力進入Motion做震動分析產生的噪聲，可由VRX還原出實際感受的聲音體驗。
文章來源：莎益博CAE仿真
電纜通電時電動力、結構、溫升的耦合仿真
由于電流的產生，根據麥克斯韋方程則在導線周圍會產生磁場，而由于洛倫茲力的作用，磁場會使導線之間發生吸引或排斥。另外，電纜在使用過程中大家可以發現有不同的橫截面積，不同的橫截面積是由于其單位長度下電阻的不同，導致其單位體積的發熱量而不同，為了防止火災的發生，因此國家有相關的標準針對不同的電流使用不同橫截面的電纜。由于電磁力的產生和溫度的考慮要求，所以在電氣柜等電網設備的設計當中需要考慮銅排的電動力和結構變形，以及銅排的溫升符合國家標準的要求。
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，多個物理場的模擬分析可以很好的結合.ANSYS可以模擬電磁場、結構分析、溫升分析等，本次采用ANSYS Workbench軟件以兩根銅排為例，來說明仿真電磁場的基本方法和原理，同時考慮電磁力對結構的影響，考慮銅排在電流的作用下其溫升的影響。
1.模型建立
本次分析只考慮銅排的影響，因此模型根據實際情況，僅建立3根10mmx100mmx1000mm的銅排，間距為100mm，模型如圖所示。三根銅排布置相互錯開，如圖所示
2.分析過程
電氣柜、斷路器、接觸器和電源開關等設備根據標準要求需要考慮在電路發生短路時候的安全性，查看其電動力對結構的影響是否發生破壞，所以采用maxwell計算兩根銅排的電磁力。將電磁力通過workbench平臺導入到結構分析中，通過瞬態分析查看其銅排在電動力下的運動情況，另外可以考慮銅排的溫度升高可以采用電磁分析中的Maxwell軟件來計算銅排的發熱量，將熱量讀取并在流體分析軟件中模擬溫升情況。workbench操作流程如圖所示。
展開 
二自由度換擋執行器結構(原創，轉載請聲名)
通過ANSYS Maxwel電磁分析得到力大小和磁場分布
難點：模型處理及能量交換處剖分處理
完成人：磁源
網址：http://www.yqgqt.org.cn/self
仿真過程：
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
） 8.4流/跡線圖
8.5動畫功能 8.6其它結果處理
流體軟件與Maxwell耦合
分析驅動電機
溫度場
掌握驅動電磁-熱耦合分析過程
（考慮流體）
1.電機模型處理
1.1分析域處理技巧 1.2氣隙處理技巧
1.3絕緣層處理技巧
1.4強制散熱進風處的處理技巧 1.5其它電機部件處理技巧
2.模型網格處理
2.1風冷機殼表面技巧 2.2風道等流固面技巧
2.3其它注意剖分處理
3.流體電機熱分析過程講解
3.1 一般設置 3.2 模型設置
3.3 材料添加
3.4 計算域材料設置
3.5 BC邊界條件設置
3.6 MI交界面處理設置
3.7 求解設置 3.8 結果處理
3.9 CP結果處理
4.流體電機熱分析案例演示及上機操作
4.1永磁同步電動機
A.穩態溫度求解 B.瞬態溫度求解
WB驅動電機電磁噪聲
掌握驅動電機電磁噪聲分析技巧
1.Maxwell電機電磁力計算處理
1.1電機模型鐵芯處理 1.2電機模型氣隙處理
1.3電機力計算設置
2.Maxwell電機電磁力計算網格剖分處理
2.1電機鐵芯剖分 2.2氣隙剖分
3.MCl電機諧響應計算網格剖分處理
3.1電機剖分處理
4.MC電機諧響應計算結束及力源處理
4.1電機諧響應計算約束類型 4.2電機諧響應計算力源類型
5.MC電機諧響應計算求解設置處理
5.1求解器設置
6.MC電機諧響應計算結果處理
6.1響應譜查看分析 6.2位移及應力分析查看分析
展開 ? ?在線報名｜Ansys新能源汽車電機NVH多物理域仿真方案分享
電機運行過程中，變化的電磁力不僅會影響電機NVH性能，還會對電磁性能產生影響。在新能源汽車電機的優化設計過程中，將電磁性能和NVH性能作為優化變量同時進行優化是非常必要的。
電機NVH多物理域耦合
本次研討會將展示ANSYS的最新仿真技術，主要聚焦在以下問題：
新能源汽車電機的NVH問題以及Ansys集成式完整解決方案
Ansys Maxwell 電機電磁力分析
Ansys Mechanical結構振動及聲學分析
Ansys Sound聲品質分析
9-12月精彩課程預告
新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合
） 8.4流/跡線圖
8.5動畫功能 8.6其它結果處理
流體軟件與Maxwell耦合
分析驅動電機
溫度場
掌握驅動電磁-熱耦合分析過程
（考慮流體）
1.電機模型處理
1.1分析域處理技巧 1.2氣隙處理技巧
1.3絕緣層處理技巧
1.4強制散熱進風處的處理技巧 1.5其它電機部件處理技巧
2.模型網格處理
2.1風冷機殼表面技巧 2.2風道等流固面技巧
2.3其它注意剖分處理
3.流體電機熱分析過程講解
3.1 一般設置 3.2 模型設置
3.3 材料添加
3.4 計算域材料設置
3.5 BC邊界條件設置
3.6 MI交界面處理設置
3.7 求解設置 3.8 結果處理
3.9 CP結果處理
4.流體電機熱分析案例演示及上機操作
4.1永磁同步電動機
A.穩態溫度求解 B.瞬態溫度求解
WB驅動電機電磁噪聲
掌握驅動電機電磁噪聲分析技巧
1.Maxwell電機電磁力計算處理
1.1電機模型鐵芯處理 1.2電機模型氣隙處理
1.3電機力計算設置
2.Maxwell電機電磁力計算網格剖分處理
2.1電機鐵芯剖分 2.2氣隙剖分
3.MCl電機諧響應計算網格剖分處理
3.1電機剖分處理
4.MC電機諧響應計算結束及力源處理
4.1電機諧響應計算約束類型 4.2電機諧響應計算力源類型
5.MC電機諧響應計算求解設置處理
5.1求解器設置
6.MC電機諧響應計算結果處理
6.1響應譜查看分析 6.2位移及應力分析查看分析
展開 新能源電機電磁、磁熱、震動、噪聲多場耦合
） 8.4流/跡線圖
8.5動畫功能 8.6其它結果處理
流體軟件與Maxwell耦合
分析驅動電機
溫度場
掌握驅動電磁-熱耦合分析過程
（考慮流體）
1.電機模型處理
1.1分析域處理技巧 1.2氣隙處理技巧
1.3絕緣層處理技巧
1.4強制散熱進風處的處理技巧 1.5其它電機部件處理技巧
2.模型網格處理
2.1風冷機殼表面技巧 2.2風道等流固面技巧
2.3其它注意剖分處理
3.流體電機熱分析過程講解
3.1 一般設置 3.2 模型設置
3.3 材料添加
3.4 計算域材料設置
3.5 BC邊界條件設置
3.6 MI交界面處理設置
3.7 求解設置 3.8 結果處理
3.9 CP結果處理
4.流體電機熱分析案例演示及上機操作
4.1永磁同步電動機
A.穩態溫度求解 B.瞬態溫度求解
WB驅動電機電磁噪聲
掌握驅動電機電磁噪聲分析技巧
1.Maxwell電機電磁力計算處理
1.1電機模型鐵芯處理 1.2電機模型氣隙處理
1.3電機力計算設置
2.Maxwell電機電磁力計算網格剖分處理
2.1電機鐵芯剖分 2.2氣隙剖分
3.MCl電機諧響應計算網格剖分處理
3.1電機剖分處理
4.MC電機諧響應計算結束及力源處理
4.1電機諧響應計算約束類型 4.2電機諧響應計算力源類型
5.MC電機諧響應計算求解設置處理
5.1求解器設置
6.MC電機諧響應計算結果處理
6.1響應譜查看分析 6.2位移及應力分析查看分析
展開 workbench中maxwell讀取結構分析變形后結果
workbench中maxwell讀取結構分析變形后結果
在workbench中maxwell計算的電磁力、功率損耗等可以傳遞到static structural結構分析中，這個操作過程相對簡單，只需要簡單的拖拽和讀取需要的結果就可以了（聯系作者fwz0703@163.com）.相應的結構分析的結果也可以導入到maxwell當中來計算。
本次分析以兩根通電的銅排為例，電流方向相同，導體之間應該受到吸引力，如圖所示
同時點擊下方的數據，可以查看導入的數值多少，電磁里多大，如圖所示
這樣可以進行結構分析的后期操作，查看在電磁力作用下的變形結果，如圖所示，結果顯示兩根通同向電流的導體其受到吸引力，向中間變形。
那么將變形后的結果如何導入到maxwell中進行計算呢，在兩根導體靠近后，其電磁吸引力相應的增大，采用的方法有兩種
將變形后的模型結果導出，從新進行maxwell計算，查看電磁吸引力。
展開 利用電子產品推動創新
通過ANSYS Workbench平臺，Maxwell可與ANSYS Mechanical、ANSYS Fluent或ANSYS Icepak聯合使用，并且共享相同的CAD源，以執行應力、熱、CFD及聲學分析。在詳細分析所有影響電機效率的因素時，需要使用這些多物理場功能。例如，Maxwell 計算得到的損耗可以用作CFD軟件的輸入信息， 從而計算溫度分布并評估冷卻策略。Maxwell計算得到的電磁力和扭矩可以輸入到ANSYS Mechanical，用于分析變形以及進一步評估潛在振動。ANSYS平臺獨有的深度多物理場分析，有助于實現能夠大幅降低功耗的機械設計。
ANSYS創新：高性能計算
工程仿真領域最重大的發展之一是高性能計算(HPC)。企業現在利用數十、數百甚至數千個計算機節點，以更快速度和更高保真度來仿真更多更大的模型。ANSYS軟件提供多種突破性數值求解器和HPC方法，其已經針對單臺多核機器進行優化，而且具備可擴展性，能夠充分發揮集群的全部功能。采用參數化分析的設計探索在擴展到集群時可以得到顯著加速。電機尺寸、驅動電流、速度、扭矩載荷和所有其他仿真參數都可以在眾多設計點進行評估，而且可以同時在多個內核上進行求解。ANSYS Maxwell 中的全新時域分解法(TDM)可以充分發揮現代計算集群的優勢。TDM提供的計算能力和速度，可用于執行面向電機、平面磁性組件和變壓器的完整瞬態電磁場仿真。這樣工程師就能夠同時求解（而非順序求解）所有時步，并且將時步分布到多個核、聯網計算機和計算集群上。TDM可以在設計階段實現完整的3D仿真，從而支持在數小時內探索和研究電機的常用細節，如：繞組最終效果或分組磁體。最終可以顯著提高仿真容量與速度，使工程設計團隊能夠在研發早期階段探索更多選項，從而降低功耗和滿足其他規范要求。
展開 
新功能 | 解鎖Ansys Maxwell 2021 R1新版功能要點
新版本中Maxwell增加了直接連接到Motion的接口，通過Maxwell 2D/3D瞬態求解器可以直接輸出基于object力密度或基于element力密度到Motion軟件中。通過Maxwell與Motion耦合分析，可以將齒輪箱和機械傳動等剛性部件添加到電機和外殼中，分析電機和減速器共同作用下的振動噪聲。
Maxwell與Mechanical耦合仿真時，Maxwell只需把定子的電磁力傳遞到結構場中；而Maxwell與Motion耦合仿真時，Maxwell要把定子和轉子的電磁力都傳遞到Motion中。電機轉子上的電磁力通過軸耦合到齒輪上，這樣可以考慮電機和齒輪共同作用下的振動噪聲問題。
把分析結果進行瑞利積分，取MIC上面的表面速度計算聲壓，再把數據耦合到噪聲分析軟件VRXPERIENCE Sound中，可以進行聲音品質的設計和分析。
感應電機ECE降階模型提取
由于永磁電機轉子表面沒有渦流電流，所以ECE降階模型更多適用于永磁電機。感應電機轉子表面存在渦流，所以感應電機更多的是通過T型或L型等效電路的方式進行降階處理。此次新版中增加了感應電機的高精度ECE降階模型抽取功能，新功能基于渦流場求解器，把感應電機等效電路分解成直軸分量和交軸分量，然后在外電路中建立ECEIM模型，通過掃描電流以及轉差率，推導具有渦流效應的多相感應電機ECE降階模型。TwinBuilder/Simplorer軟件可以直接訪問該ECE降階模型，新功能可應用于感應電機的矢量控制系統聯合仿真和機電系統的EMC分析。
展開 新功能 | 解鎖Ansys Maxwell 2021 R1新版功能要點
新版本中Maxwell增加了直接連接到Motion的接口，通過Maxwell 2D/3D瞬態求解器可以直接輸出基于object力密度或基于element力密度到Motion軟件中。通過Maxwell與Motion耦合分析，可以將齒輪箱和機械傳動等剛性部件添加到電機和外殼中，分析電機和減速器共同作用下的振動噪聲。
Maxwell與Mechanical耦合仿真時，Maxwell只需把定子的電磁力傳遞到結構場中；而Maxwell與Motion耦合仿真時，Maxwell要把定子和轉子的電磁力都傳遞到Motion中。電機轉子上的電磁力通過軸耦合到齒輪上，這樣可以考慮電機和齒輪共同作用下的振動噪聲問題。
把分析結果進行瑞利積分，取MIC上面的表面速度計算聲壓，再把數據耦合到噪聲分析軟件VRXPERIENCE Sound中，可以進行聲音品質的設計和分析。
感應電機ECE降階模型提取
由于永磁電機轉子表面沒有渦流電流，所以ECE降階模型更多適用于永磁電機。感應電機轉子表面存在渦流，所以感應電機更多的是通過T型或L型等效電路的方式進行降階處理。此次新版中增加了感應電機的高精度ECE降階模型抽取功能，新功能基于渦流場求解器，把感應電機等效電路分解成直軸分量和交軸分量，然后在外電路中建立ECEIM模型，通過掃描電流以及轉差率，推導具有渦流效應的多相感應電機ECE降階模型。TwinBuilder/Simplorer軟件可以直接訪問該ECE降階模型，新功能可應用于感應電機的矢量控制系統聯合仿真和機電系統的EMC分析。
展開 新功能 | 解鎖Ansys Maxwell 2021 R1新版功能要點
Maxwell/Motion耦合分析
仿真電機的NVH性能時，Maxwell與Mechanical聯合仿真可以得到多轉速下的瀑布圖，Maxwell把頻域的電磁力數據傳遞到結構場中。當分析類似電機啟動或電機加速過程中的振動噪聲時，Maxwell需要把時變的電磁力耦合到結構場分析軟件Motion中。Motion軟件主要用于減速器的分析。
新版本中Maxwell增加了直接連接到Motion的接口，通過Maxwell 2D/3D瞬態求解器可以直接輸出基于object力密度或基于element力密度到Motion軟件中。通過Maxwell與Motion耦合分析，可以將齒輪箱和機械傳動等剛性部件添加到電機和外殼中，分析電機和減速器共同作用下的振動噪聲。
Maxwell與Mechanical耦合仿真時，Maxwell只需把定子的電磁力傳遞到結構場中；而Maxwell與Motion耦合仿真時，Maxwell要把定子和轉子的電磁力都傳遞到Motion中。電機轉子上的電磁力通過軸耦合到齒輪上，這樣可以考慮電機和齒輪共同作用下的振動噪聲問題。
把分析結果進行瑞利積分，取MIC上面的表面速度計算聲壓，再把數據耦合到噪聲分析軟件VRXPERIENCE Sound中，可以進行聲音品質的設計和分析。
感應電機ECE降階模型提取
由于永磁電機轉子表面沒有渦流電流，所以ECE降階模型更多適用于永磁電機。感應電機轉子表面存在渦流，所以感應電機更多的是通過T型或L型等效電路的方式進行降階處理。
展開 