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1 概述
ANSYS Maxwell是先進的電磁場低頻仿真軟件，用于設計和分析電動機、作動器、傳感器、變壓器和其他電磁與機電設備。采用Maxwell，可以準確地體現出機電部件的材料非線性、瞬態運動及其對驅動電路和控制系統設計的影響。通過利用Maxwell的電磁場求解器并將其無縫鏈接到集成化的電路和系統模型中，可以在構建硬件原型之前，就提前了解機電系統的性能。這種虛擬電磁實驗室可以帶來重要的競爭優勢，加快上市時間、降低成本并提高系統性能。
2 功能特點
低頻電磁場仿真
ANSYS Maxwell包含的求解器：
瞬態磁場 — 非線性分析：
● 剛性運動—旋轉、平移、非柱形旋轉
● 外電路耦合
● 永磁體退磁分析
● 鐵芯損耗計算
● 三維疊壓建模
● 矢量磁滯建模
● 2D/3D的磁阻建模
渦流場（頻域場） — 計算集膚╱鄰近效應、渦流╱位移電流：
● 靜磁場 — 可自動生成等效電路模型的非線性分析
● 電場 — 瞬態電場、可自動生成等效電路模型的靜電場╱電流分析
自適應網格劃分
Maxwell的主要優勢在于其自動自適應網格劃分技術，該技術只需指定幾何形狀，材料屬性和所需的輸出即可獲得準確的解決方案。網格劃分過程使用了高度健壯的體積網格劃分技術，并包括多線程功能，該功能減少了所使用的內存量并加快了求解時間。這項經過驗證的技術消除了構建和細化有限元網格的復雜性，并使數值分析對您組織的各個級別都切實可行。
系統和三維FEA建模
Maxwell納入ANSYS Simplorer Entry，一種模型規模受限的多域仿真軟件包，用于復雜機電系統、電力電子和驅動系統的設計。Simplorer采用原理圖的方式，再現并耦合電、磁、機械、液壓、熱和其他多域模型，從而快速準確地模擬電路和系統特性。
Simplorer提供多種建模技術，如電路、方框圖和狀態機。它還支持多種建模語言，包括 VHDL-AMS、SML（Simplorer標準語言）、Modelica和C/C++。這些建模技術均可同時使用，滿足用戶創建模擬、數字和混合信號多域系統設計的需求。
ANSYS Maxwell可以生成嵌套在Simplorer中的高保真FEA模型，從而讓用戶能夠驗證電磁部件的性能能否滿足整體系統的要求。SCADE Suite提供的嵌入式軟件也可以集成到Simplorer中，以便使用硬件在環或軟件在環仿真來驗證數字控制系統。
磁性材料建模
矢量磁滯建模
ANSYS Maxwell采用矢量磁滯模型準確地預測軟硬磁性材料和永磁體的小磁環和損耗。該模型可用于各向同性和各向異性材料建模、疊壓和非疊壓方式，即當磁性工作點歷史對設備性能具有顯著影響時該設備中的鐵磁材料的磁性特性。
考慮溫度特性的永磁體
ANSYS Maxwell的退磁分析功能使您能夠研究延伸到第三象限的永磁體退磁特性。外部磁場和加熱可以改變永磁體的磁性能，從而導致局部退磁。您可以結合這些影響，從而準確地預測機器的性能。
磁芯損耗
Maxwell準確計算磁性材料中的磁芯損耗。由于材料供應商提供的材料參數與實際運行條件下的材料性能之間存在差距，所以很難預測疊壓模型和電機中電磁特性的劣化。Maxwell采用了可預測的、可靠的且易于使用的獨特算法，可以考慮磁芯損耗對輸出的影響。
磁致伸縮
基于ANSYS Maxwell和ANSYS Mechanical求解器之間的順序耦合，設計人員可對磁致伸縮材料（磁性與機械應力和應變密切相關）材料進行建模。磁致伸縮特性在鐵芯中摩擦發熱，從而引起能量損失。在交流電流下，變壓器鐵心中的磁場交替變化，從而導致變壓器中發出低沉的蜂鳴聲。同樣，對于旋轉電機，作用在定子齒上的電磁力和磁致伸縮產生的應力都是形成噪音的主要原因。
用于仿真的GRANTA材料數據
ANSYS Electronics Desktop中用于仿真的ANSYS GRANTA用于模擬的材料數據集使您可以輕松獲得大量材料信息。您可以輕松訪問700多種新的通用材料和500多種特定于生產商的材料的庫，以支持電氣和電子設備的建模。數據集包含與溫度相關的機械和熱性能以及電磁材料性能。所有材料數據均已準備好進行仿真，從而節省了在設計中使用數據之前查找，輸入數據并將其轉換為合適格式的工作。覆蓋范圍包括黑色金屬和有色金屬，工程塑料，各種類型的陶瓷，混凝土，玻璃，木材，復合材料，液體，氣體，焊料和PCB層壓板。這個龐大的材料數據庫可幫助您在開發產品時做出明智的選擇。
在“模擬的核心材料數據”數據集中，每個記錄都描述了代表較廣泛材料等級的通用材料類型。這樣可以輕松比較所有材料選項的屬性，并在設計過程的早期階段就支持分析。在ANSYS Maxwell中，您將受益于另外500多個記錄集，這些記錄提供了與機電仿真相關的生產商特定等級的磁性材料的BH曲線和鐵損數據，從而可以進行更準確地分析。利用由ANSYS Granta整理得準確而可靠的數據，材料信息可以提高設備性能，準確性和可靠性，并避免產品發布的延誤。
