ANSYS Maxwell 低頻電磁場仿真技術(shù)

2017-03-27 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

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(chǎn)品開發(fā)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(shè)計參數(shù)的功能。仿真結(jié)果可以方便地與實驗結(jié)果進(jìn)行對比。ANSYS Maxwell具有直觀易用的GUI、自動自適應(yīng)網(wǎng)格剖分求解器,確保穩(wěn)定、高精度的求解,初學(xué)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(jié)果功能特色:

自動自適應(yīng)網(wǎng)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(jié)果,即可采用Maxwell驗證的自動自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)跳過繁瑣的有限元(FEA)網(wǎng)格設(shè)置和改善優(yōu)化環(huán)節(jié),讓用戶機構(gòu)各層次的高級數(shù)值分析均變得切實可行。Maxwell采用高性能體網(wǎng)格剖分技術(shù)和多線程運行功能,減小內(nèi)存使用量,并加快仿真速度。

動態(tài)鏈接到ANSYS Simplorer

Maxwell關(guān)鍵技術(shù)之一是高保真度降階模型,用于ANSYS Simplorer多域系統(tǒng)仿真軟件中。使用此功能強大的、基于電磁學(xué)動態(tài)鏈接的設(shè)計流程,用戶可以聯(lián)合復(fù)雜的電路和精確的電磁部件模型,設(shè)計出高性能電動機械、機電系統(tǒng)和電力電子系統(tǒng)。

瞬態(tài)運動

Maxwell瞬態(tài)磁場求解器精確考慮了剛體部件運動、復(fù)雜的耦合電路和感應(yīng)渦流計算等問題,使用了業(yè)界最先進(jìn)的算法和體網(wǎng)格剖分技術(shù),這些功能可高效精確地計算各種時域仿真,例如:電機產(chǎn)品仿真。
借助于Maxwell瞬態(tài)磁場求解器與Simplorer耦合和協(xié)同仿真技術(shù),用戶可直接檢測機電系統(tǒng)(包括:驅(qū)動電路、控制環(huán)和模數(shù)混合信號拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等)中電磁部件間細(xì)微的相互作用,以及電磁部件對整個系統(tǒng)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(zhì),從而導(dǎo)致永磁體發(fā)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(shè)備的性能。

大型工程設(shè)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(guī)模工程問題,而不需要降低求解精度或修改幾何模型細(xì)節(jié)。Maxwell將多處理器技術(shù)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。

ANSYS Maxwell 低頻電磁場仿真技術(shù)Maxwell技術(shù)圖片1

應(yīng)用價值:

Maxwell和ANSYS RMxprt組合,創(chuàng)建最佳電機設(shè)計流程

針對電動機和發(fā)電機設(shè)計,借助于基于電機模板的設(shè)計工具ANSYS RM xprt,可大大改進(jìn)Maxwell的設(shè)計流程并增加其設(shè)計能力。此組合軟件包構(gòu)成定制化電機設(shè)計流程,滿足更高效、更低成本電機的市場需求。RM xprt運用經(jīng)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(shù)秒內(nèi)完成數(shù)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(shè)置幾何尺寸、材料、激勵和邊界條件等,進(jìn)行精確的電磁場瞬態(tài)分析。
?性能指標(biāo)

RM xprt求解算法和技術(shù)能快速計算關(guān)鍵的性能數(shù)據(jù),如:機械性能曲線(速度轉(zhuǎn)矩曲線)、DQ軸相關(guān)參數(shù)、功率損耗、氣隙磁通、功率因數(shù)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(yīng)用程序進(jìn)行集成,例如VB script、IronPython、Tcl/TK、JavaScript、Perl、Excel和MATLAB。這有利于用戶開發(fā)個性化的設(shè)計流程,也便于利用內(nèi)部已有的應(yīng)用程序和歷史數(shù)據(jù)。
?自動設(shè)計

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

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

RM xprt能自動創(chuàng)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(tǒng)設(shè)計平臺上,分析電機的各種控制算法和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載效應(yīng)、瞬態(tài)電氣特性等,以及電機與傳動系統(tǒng)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(shè)計參數(shù)和計算結(jié)果,用戶可快捷地通過易用的后處理器獲取各種數(shù)據(jù)和性能曲線。RM xprt設(shè)計表單列出了所有輸入?yún)?shù)和計算結(jié)果,并圖形化顯示電流、電壓、轉(zhuǎn)矩、反電勢波形以及詳細(xì)的繞組排布。此外,RM xprt也可以輸出用戶自定義的設(shè)計表單,將各種計算結(jié)果直接輸出到用戶定義格式后的EXCEL模板中。

Maxwell與業(yè)界領(lǐng)先的ANSYS仿真工具耦合,集成高性能計算,快速實現(xiàn)魯棒性設(shè)計。

ANSYS Maxwell和相關(guān)電磁設(shè)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(jìn)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(jié)果反映真實產(chǎn)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(lǐng)域的技術(shù)需求,而分布在世界各地的數(shù)萬家機構(gòu)都信賴ANSYS能夠幫助客戶實現(xiàn)產(chǎn)品承諾。
?多物理場耦合

Maxwell已集成到ANSYS先進(jìn)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(jié)合在一起,引導(dǎo)用戶通過簡單的鼠標(biāo)拖 —放操作來完成復(fù)雜的多物理場耦合分析。在Workbench仿真平臺上,包括Maxwell在內(nèi)的ANSYS產(chǎn)品組合可共享幾何形狀、幾何參數(shù)、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(jié)構(gòu)力學(xué)耦合中,雙向應(yīng)力鏈接時,ANSYS Mechanical會更新Maxwell中形變后的網(wǎng)格;同樣,為了精確探究機電設(shè)備的冷卻問題,用戶可以耦合Maxwell與ANSYS的CFD軟件。
?魯棒性設(shè)計

ANSYS Optimetrics將參數(shù)化、優(yōu)化算法、靈敏度分析和統(tǒng)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(shù)等參數(shù)設(shè)成變量,通過在Optimetrics中進(jìn)行參數(shù)化掃描分析,研究幾何形狀與材料變化對產(chǎn)品性能的影響,從而優(yōu)選最佳設(shè)計方案,在參數(shù)化分析的基礎(chǔ)上,用戶可以利用軟件自帶的優(yōu)化程序,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案。此外,Optimetrics還可以幫助用戶在大設(shè)計空間范圍內(nèi)了解設(shè)備的特點,還可以控制最小制造公差靈敏度,以達(dá)到最佳設(shè)計性能。當(dāng)與ANSYS DesignXplorer耦合時,Optimetrics可提供試驗設(shè)計、表面反應(yīng)技術(shù)、六西格瑪和多物理域場系統(tǒng)級優(yōu)化等功能。
?高性能計算

Maxwell充分利用當(dāng)今的高性能計算機,結(jié)合MP(多處理器)和DSO(分布計算選項),快速求解大規(guī)模設(shè)計問題。MP并行計算功能用于同一臺計算機,內(nèi)存共享的多核或者多處理器并行計算。DSO將參數(shù)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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