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這個全面的實踐課程將您從基礎到使用ANSYS Maxwell（電磁場分析領域的領先軟件工具之一）的高級模擬技術。無論您是學生、研究人員還是行業專業人士，本課程都將為您提供設計、模擬和優化磁性系統的實用技能。您將探索如何構建和分析永磁體、電磁鐵和涉及力、扭矩和運動的動態系統。通過逐步模擬，您將學習如何創建逼真的2D和3D模型，分配材料，應用激勵，并提取有價值的結果，如感應電壓、磁通量和電磁力。

一、軟件概述ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機電等多個行業有著廣泛的應用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進算法，能夠精確模擬各種復雜的電磁現象，為工程師和科研人員提供可靠的設計分析工具。二、核心功能（一）電磁建模與分析Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創建二維和三維電磁模型。

工程機械通常工作在復雜電磁干擾環境中，在這過程中可能會面臨電磁場干擾、電纜串擾等相關問題。ANSYS仿真能力ANSYS支持從組件到板級，再到系統級EMC分析，幫助客戶解決電磁相關問題。

</p><p class="ql-align-justify">本文采用ANSYS Maxwell與Transient Thermal模塊對感應加熱過程進行了仿真模擬，通過多物理場耦合分析，對感應加熱系統的溫度場與電磁場進行了精確描述，全面展示了感應加熱過程中的熱效應及其影響因素。

寫在前面仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術原理和演進趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。

圖1-1 電磁輻射干擾1.1 仿真思路 設備系統的EMS性能涉及因素比較多，包括機殼屏蔽性能、場線耦合、系統接地、電路板設計合理性等，因素繁多且比較復雜，本案例只從PCB單板的角度分析PCB的EMS設計狀態，提出PCB的抗輻射優化方法，有利于整機系統的EMS性能提升，該案例基于ANSYS SIwave，進行關鍵PCB電路的感應電壓分析，指定外界電磁輻射能量以及輻射方向，計算關注電路節點上的感應電壓頻域輻值大小

電磁感應淬火是廣泛采用的表面強化技術之一。電磁感應淬火工藝過程涉及多種物理場的復雜耦合，包括電磁場、溫度場、組織場和應力應變場等。電磁感應淬火工藝方案設計需要綜合運用多學科理論與知識，難度非常大，而且對于新產品的感應淬火問題，往往需要進行反反復復的試驗，周期長、成本高，大大影響了電磁感應淬火工藝應用的綜合效果。

Icepak來對電子產品散熱分析進行分析，效率很高； 反應流：可以仿真化學反應，比如燃燒模擬就是涉及到化學反應的復雜的傳熱流動仿真； 高流變材料：ANSYS有專門的軟件Polyflow來模擬像高溫下的塑料、玻璃熔漿等的流動成形問題；電磁 天線：ANSYS有專門的軟件HFSS來仿真天線的性能； 低頻電磁場：可以對變壓器、傳感器和感應加熱器等電磁部件的特性進行仿真

<p>本案例建立了一電磁感應加熱裝置，基于COMSOL軟件模擬了玩具熊制作過程中的電磁感應加熱過程，幾何模型如圖1所示。仿真結果如圖2所示。

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例如，非線性材料的感應加熱中，諧波電磁分析計算出焦耳熱，該熱在瞬態熱分析中用于隨時間變化的溫度解，而溫度的變化會反過來影響電磁場材料屬性的變化，從而改變電磁分析結果。二 耦合場分析類型1.直接耦合場分析 直接方法通常只包含一個分析，它使用一個包含所有必需自由度的耦合單元類型，通過計算包含所需物理量的單元矩陣或單元載荷向量的方式進行耦合。

對于具有快速時鐘轉換速率和高開關活動的特定高頻設計類，感應阻抗的影響被納入電源網格和全局時鐘模型提取中。[1] 片上感應螺旋組件利用獨特的方法生成電氣模型。這些組件的布局通常需要特定的金屬填充版圖，這些金屬填充位于（厚）頂層金屬下方一直到襯底，以簡化關于感應電流的假設，如下所示。

為研究環境溫度對燃油電磁閥電磁鐵驅動性能的影響，基于電磁閥工作原理和執行機構作動特性等關系，建立了熱環境下電磁閥的數學模型，通過溫度與磁場特性分析確定了對溫度最敏感的關鍵功能部件為電磁線圈。利用有限元軟件 Ansoft Maxwell對由線圈和銜鐵構成的電-機械轉換器進行了數值模擬，得到不同環境溫度下電磁鐵磁感應強度分布及系統關鍵響應 指標，研究了閥啟閉過程的靜態和動態特性。

其電機專屬的多物理場協同設計能力（電磁、熱、結構、效率一體化）、豐富的電機拓撲模板（如永磁同步電機、異步電機）及高效的參數化建模功能，使其成為汽車驅動電機正向開發的核心工具，能夠精準模擬電機額定工況下的銅損鐵損、瞬態過載的溫度場分布、全轉速區間的效率 MAP 圖、以及結構振動噪聲（NVH）特性等關鍵性能指標。

為解決上述應用，Ansys EMA3D Charge 利用多個能夠進行協同仿真的物理求解器：表面電荷平衡求解器、電磁學的全波 FEM 解決方案和 3D 粒子傳輸工具。Ansys EMA3D Charge 提供了一種準確詳細地模擬各種儀器、材料和軌道目標的電荷積累和耗散的方法，可幫助設計團隊開發更強大的空間平臺，并最大限度地提高這些昂貴項目的長期成功概率.

,將仿真數據與測量值對比如圖9?表2所示,誤差小于4%,模擬計算數值與實測數值基本吻合?2.5新模具設計對于不同燒結釹鐵硼產品,對應模具內磁感應強度要求不同,對于不同要求可以通過調整充磁電流?線圈匝數?模具結構或模具材料,釹鐵硼生產企業來說應對不同需求調整模具結構是最常用的方法?應對高模具磁感應強度需求,本文設計新模具,模具材料及結構調整如表3所示,舊模具x-y平面磁感應強度分布如圖

仿真模擬對象為某型號干式變壓器鐵心，鐵心結構形式為三相三柱式，每一相的初級繞組線圈和次級繞組線圈均安裝在同一根心柱上。

在Ansys 2023 R1版本中，Ansys Electronic繼續展示了其在計算電磁領域的技術領先地位。仿真性能、網格劃分、與其他Ansys工具的集成、自動化工作流程和建模功能方面的改進，進一步鞏固了Ansys在電磁仿真和多物理場計算領域的領導地位，可用于設計高速PCB、電機、天線、雷達和其他電子系統。

2) 電磁輻射分析：評估整車電子系統對外部的電磁輻射，以確保不會對其他設備或周圍環境產生不希望的電磁干擾。3) 電磁感應分析：分析車輛內部電子線路和電纜之間的電磁耦合效應，以避免感應電壓和電流引起的問題。4) 天線和通信系統分析：評估車輛上的天線和通信系統的性能，確保它們能夠在各種電磁環境下可靠地工作。整車電磁兼容仿真的電磁輻射仿真通常使用一些基于數值方法的算法和求解器。

總模擬時間跨度為 150ns，每 1ns 保存一次結果。下圖顯示了在集總端口邊界條件（在電磁波，瞬態接口內，下圖中縮寫為 TEMW）處感應到的電壓。曲線顯示了電阻電容系統的典型響應。電磁波，瞬態接口和電流接口的外加電流和測量電壓圖。 同樣的情況也可以用電流接口模擬，只考慮電阻和電容效應。在此接口中，電流類型的終端邊界條件將在內部導體注入指定電流。