ANSYS Maxwell 低頻電磁場仿真技術

2017-03-27 by:CAE仿真在線來源:互聯網

ANSYS Maxwell是用于電機、作動器、電感、變壓器、磁性傳感器等各種機電產品開發的電磁場分析工具。求解對象的電磁場分布可以直觀的顯示出來,具有自動計算電磁力、力矩、電感、電容等設計參數的功能。仿真結果可以方便地與實驗結果進行對比。ANSYS Maxwell具有直觀易用的GUI、自動自適應網格剖分求解器,確保穩定、高精度的求解,初學者也能與軟件使用專家一樣用簡單的操作得到精確的分析結果功能特色:

自動自適應網格剖分

用戶僅需指定求解模型的幾何尺寸、材料屬性和期望的輸出結果,即可采用Maxwell驗證的自動自適應網格剖分技術跳過繁瑣的有限元(FEA)網格設置和改善優化環節,讓用戶機構各層次的高級數值分析均變得切實可行。Maxwell采用高性能體網格剖分技術和多線程運行功能,減小內存使用量,并加快仿真速度。

動態鏈接到ANSYS Simplorer

Maxwell關鍵技術之一是高保真度降階模型,用于ANSYS Simplorer多域系統仿真軟件中。使用此功能強大的、基于電磁學動態鏈接的設計流程,用戶可以聯合復雜的電路和精確的電磁部件模型,設計出高性能電動機械、機電系統和電力電子系統。

瞬態運動

Maxwell瞬態磁場求解器精確考慮了剛體部件運動、復雜的耦合電路和感應渦流計算等問題,使用了業界最先進的算法和體網格剖分技術,這些功能可高效精確地計算各種時域仿真,例如:電機產品仿真。
借助于Maxwell瞬態磁場求解器與Simplorer耦合和協同仿真技術,用戶可直接檢測機電系統(包括:驅動電路、控制環和模數混合信號拓撲結構等)中電磁部件間細微的相互作用,以及電磁部件對整個系統的性能影響。

永磁體溫度依存性

施加外部磁場,或者對永磁體加熱,都能改變硬磁材料的磁性質,從而導致永磁體發生退磁。Maxwell的退磁分析功能可幫助用戶研究分析永磁體電退磁和熱退磁效果,精確評估電設備的性能。

大型工程設計求解速度更快

Maxwell具有64位用戶界面和求解器,能夠仿真大規模工程問題,而不需要降低求解精度或修改幾何模型細節。Maxwell將多處理器技術集成到求解過程的每個階段中,且革新后的求解器可顯著加快求解速度,從而提升用戶的能力。

應用價值:

Maxwell和ANSYS RMxprt組合,創建最佳電機設計流程

針對電動機和發電機設計,借助于基于電機模板的設計工具ANSYS RM xprt,可大大改進Maxwell的設計流程并增加其設計能力。此組合軟件包構成定制化電機設計流程,滿足更高效、更低成本電機的市場需求。RM xprt運用經典的解析電機理論和等效磁路法計算電機性能,確定電機原始尺寸,并且在數秒內完成數以萬計的可能方案。RMxprt能夠一鍵輸出Maxwell二維和三維有限元分析模型,自動設置幾何尺寸、材料、激勵和邊界條件等,進行精確的電磁場瞬態分析。
?性能指標

RM xprt求解算法和技術能快速計算關鍵的性能數據,如:機械性能曲線(速度轉矩曲線)、DQ軸相關參數、功率損耗、氣隙磁通、功率因數和效率等。
?強大的腳本功能

RM xprt可通過腳本語言與第三方應用程序進行集成,例如VB script、IronPython、Tcl/TK、JavaScript、Perl、Excel和MATLAB。這有利于用戶開發個性化的設計流程,也便于利用內部已有的應用程序和歷史數據。
?自動設計

RM xprt便利的自動設計功能可從給定設計參數中自動引導用戶的設計過程,如:確定槽型尺寸、線圈匝數和線徑、啟動電容(單向感應電機)和繞組排列等。
?電磁場分析前處理

RM xprt能自動創建一個完整的Maxwell 2D/3D設計,包括:自動創建幾何模型、運動和機械參數設置,材料屬性、鐵耗、繞組和激勵源設置(包括驅動電路)等,然后直接運用Maxwell電磁場有限元求解技術,精確分析電機的瞬態電磁性能。
?高保真系統仿真模型

RM xprt能自動創建考慮電機物理尺寸、繞組特性和非線性材料特性的高保證非線性等效電路模型。用戶可利用RMxprt自動生成的等效電路模型,在ANSYS Simplorer機電系統設計平臺上,分析電機的各種控制算法和電路拓撲結構、負載效應、瞬態電氣特性等,以及電機與傳動系統和其他多物理域元件的相互影響等。

RM xprt可直接輸出各種重要的設計參數和計算結果,用戶可快捷地通過易用的后處理器獲取各種數據和性能曲線。RM xprt設計表單列出了所有輸入參數和計算結果,并圖形化顯示電流、電壓、轉矩、反電勢波形以及詳細的繞組排布。此外,RM xprt也可以輸出用戶自定義的設計表單,將各種計算結果直接輸出到用戶定義格式后的EXCEL模板中。

Maxwell與業界領先的ANSYS仿真工具耦合,集成高性能計算,快速實現魯棒性設計。

ANSYS Maxwell和相關電磁設計工具是ANSYS公司從深度和廣度上為客戶提供的尖端解決方案中的一部分,其大量先進的電磁分析功能和集成化的多物理場耦合分析功能,為客戶運用仿真結果反映真實產品的性能提供保證。ANSYS全方位的解決方案,滿足幾乎所有工程仿真領域的技術需求,而分布在世界各地的數萬家機構都信賴ANSYS能夠幫助客戶實現產品承諾。
?多物理場耦合

Maxwell已集成到ANSYS先進的仿真平臺Workbench中。Workbench獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起,引導用戶通過簡單的鼠標拖 —放操作來完成復雜的多物理場耦合分析。在Workbench仿真平臺上,包括Maxwell在內的ANSYS產品組合可共享幾何形狀、幾何參數、材料屬性等,用于解決電磁 – 熱 – 形變等耦合分析問題。例如,在結構力學耦合中,雙向應力鏈接時,ANSYS Mechanical會更新Maxwell中形變后的網格;同樣,為了精確探究機電設備的冷卻問題,用戶可以耦合Maxwell與ANSYS的CFD軟件。
?魯棒性設計

ANSYS Optimetrics將參數化、優化算法、靈敏度分析和統計分析嵌入到Maxwell仿真中,用戶可以通過將模型的幾何尺寸、材料常數等參數設成變量,通過在Optimetrics中進行參數化掃描分析,研究幾何形狀與材料變化對產品性能的影響,從而優選最佳設計方案,在參數化分析的基礎上,用戶可以利用軟件自帶的優化程序,進一步優化設計方案。此外,Optimetrics還可以幫助用戶在大設計空間范圍內了解設備的特點,還可以控制最小制造公差靈敏度,以達到最佳設計性能。當與ANSYS DesignXplorer耦合時,Optimetrics可提供試驗設計、表面反應技術、六西格瑪和多物理域場系統級優化等功能。
?高性能計算

Maxwell充分利用當今的高性能計算機,結合MP(多處理器)和DSO(分布計算選項),快速求解大規模設計問題。MP并行計算功能用于同一臺計算機,內存共享的多核或者多處理器并行計算。DSO將參數化分析方案分布到多臺計算機上同時計算,從而縮短總體仿真時間。

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