Maxwell仿真实例

MAXWELL3D12.0BASICEXERCISES1.静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真平板电容器模型描述：上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体）介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质）激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。要求计算该电容器的电容值1.建模（Model）ProjectInsertMaxwell3DDesignFileSaveasPlanarCap（工程命名为“PlanarCap”）选择求解器类型：MaxwellSolutionTypeElectricElectrostatic创建下极板六面体DrawBox（创建下极板六面体）下极板起点：（X,Y,Z）（0,0,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25,25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0,0,2）将六面体重命名为DownPlateAssignMaterialpec（设置材料为理想导体perfectconductor）创建上极板六面体DrawBox（创建下极板六面体）上极板起点：（X,Y,Z）（0,0,3）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25,25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0,0,2）将六面体重命名为UpPlateAssignMaterialpec（设置材料为理想导体perfectconductor）创建中间的介质六面体DrawBox（创建下极板六面体）介质板起点：（X,Y,Z）（0,0,2）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25,25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0,0,1）将六面体重命名为mediumAssignMaterialmica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料）创建计算区域（Region）PaddingPercentage：0%忽略电场的边缘效应（fringingeffect）电容器中电场分布的边缘效应2.设置激励（AssignExcitation）选中上极板UpPlate,Maxwell3DExcitationsAssignVoltage5V选中下极板DownPlate,Maxwell3DExcitationsAssignVoltage0V3.设置计算参数（AssignExecutiveParameter）Maxwell3DParametersAssignMatrixVoltage1,Voltage24.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）Maxwell3DAnalysisSetupAddSolutionSetup最大迭代次数：Maximumnumberofpasses10误差要求：PercentError1%每次迭代加密剖分单元比例：RefinementperPass50%5.Check&Run6.查看结果Maxwell3DReseltsSolutiondataMatrix电容值：31.543pF2.恒定电场问题实例：导体中的电流仿真恒定电场：导体中，以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场，或恒定电流场（DCconduction）恒定电场的源：（1）VoltageExcitation，导体不同面上的电压（2）CurrentExcitations，施加在导体表面的电流（3）Sink（汇），一种吸收电流的设置，确保每个导体流入的电流等于流出的电流。只有在不使用VoltageExcitation时，才用Sink。保证0JJJJ∇⋅=DCconduction求解器：不计算导体外的电场，计算时，不考虑材料的介电常数参数。例：绘出如下图所示导体结构中的电流流向图1.建模（Model）ProjectInsertMaxwell3DDesignFileSaveasPlanarCap（工程命名为“DCConduction”）选择求解器类型：MaxwellSolutionTypeElectricDCConduction创建导体ConductorDrawBox起点：（X,Y,Z）（1,-0.6,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（1,0.2,0.2）将六面体重命名为ConductorAssignMaterialCopper（设置材料为铜）创建另3个并列的导体SelectConductorEditDuplicateAlongLine（沿线复制）输入line矢量的第1个点：（0，0，0）输入line矢量的第2个点：（0，0.4，0）输入复制总数：4（包括原导体）创建导体Conductor_4DrawBox起点：（X,Y,Z）（0.8,-1,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0.2,2.2,0.2）将六面体重命名为Conductor_4AssignMaterialCopper（设置材料为铜）创建导体Conductor_5DrawBox起点：（X,Y,Z）（0.8,-0.4,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（-1.2,0.2,0.2）将六面体重命名为Conductor_5AssignMaterialCopper（设置材料为铜）创建导体Conductor_6SelectConductor_5EditDuplicateMirror（镜像复制）输入对称镜像平面法向量在平面中的第1点坐标：（0，0，0）输入对称镜像平面法向量在平面外的第2点坐标：（0，1，0）上述设置表示镜像平面为XOZ平面将六面体重命名为Conductor_6创建导体Conductor_7DrawBox起点：（X,Y,Z）（-0.4，0.6，0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（-0.4,-1.2,0.2）将六面体重命名为Conductor_sinkAssignMaterialCopper（设置材料为铜）创建计算区域（Region）PaddingPercentage：10%2.设置激励（AssignExcitation）按f，将体选择改为面选择2.1设置电流注入源选中如下图所示6个面Maxwell3DExcitationsAssignCurrent1AMaxwell在上述6个面上产生6个输入电流激励源2.2设置电流汇（CurrentSink）选中Current_sink导体的下列2侧面Maxwell3DExcitationsAssignSink3.设置剖分操作（AssignMeshOperations）选中所有物体，Ctrl+AMaxwell3DMeshoperationsAssignInsideSelectionLengthBased不选Restrictlengthofelements选中Restrictthenumberofelements输入maximumnumberofelements：10000（设置剖分单元的最大数量）4.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）Maxwell3DAnalysisSetupAddSolutionSetupDefault5.Check&Run6.后处理绘出导体中的电流流向图选中所有导体Maxwell3DFieldsFieldsJJ_Vector调节矢量箭头尺寸3.恒定磁场问题实例：恒定磁场力矩计算计算如下图所示永磁体模块在线圈磁场中所受力矩。1.建模（Model）ProjectInsertMaxwell3DDesignFileSaveasMagnetostatic（工程命名为“Magnetostatic”）选择求解器类型：MaxwellSolutionTypeElectricMagnetostatic创建线圈DrawRegularPolygon（创建线圈横截面）中心点坐标：（X,Y,Z）（0,5,0）设置截面半径：（dX,dY,dZ）（0.5,0,0）截面多边形边数：NumberofSegments:12将多边形重命名为Coil选中CoilDrawSweepAroundAxis（设置如下）AssignMaterialcopper（设置材料为铜）创建永磁体模型DrawBox（创建下极板六面体）起点：（X,Y,Z）（-3,-0.5,-0.5）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（6,1,1）将六面体重命名为MagnetAssignMaterialNdFe35（设置材料为NdFe35铷铁硼材料）设置磁体的磁化方向（X,Y,Z）（1,0,0）（磁体沿x轴正方向磁化）创建激励电流加载面（CreateSection）SelectCoilModelerSurfaceSectionModelerBooleanSeparateBodies（分离两Section面）删除1个截面Select1个截面，Del将剩下的1个截面重命名为“Section1”旋转线圈和激励电流加载面选中Coil和Section1创建计算区域（Region）DrawRegionPaddingPercentage：100%2.设置激励（AssignExcitation）选中线圈截面：Section1Maxwell3DExcitationsAssignCurrentName:Current1Value:100Type:Stranded3.设置计算参数（AssignExecutiveParameter）选中MagnetMaxwell3DParametersAssignTorqueName:Torque1Type:VirtualAxis:Global::Z,Positive4.设置自适应计算参数（CreateAnalysisSetup）Maxwell3DAnalysisSetupAddSolutionSetup最大迭代次数：Maximumnumberofpasses：15误差要求：PercentError:1%每次迭代加密剖分单元比例：RefinementperPass:30%5.Check&Run6.查看结果Maxwell3DReseltsSolutiondataTorque力矩：-2.9288E-005(N·m)XOY平面磁场强度幅值分布图XOY平面磁场强度方向矢量图4.参数扫描问题实例：恒定磁场力矩计算计算如下图所示铁块所受线圈磁场的作用力。要求对线圈中的电流和铁块的高度做参数扫描，计算不同设置值时，作用力的大小。1.建模（Model）ProjectInsertMaxwell3DDesignFileSaveasParametric（工程命名为“Parametric”）选择求解器类型：MaxwellSolutionTypeMagnetostatic创建线圈DrawRegularPolyhedron（创建多边形柱体1）CenterPosition（中心点坐标）：（X,Y,Z）（0,0,0）mmStartPosition（起点坐标）：（X,Y,Z）（1.25,0,0）mmAxis（对称轴）：ZHeight（柱体高度）：0.8mm多边形边数：NumberofSegments:36将多边形重命名为Polyhedron1选中Polyhedron1（创建多边形柱体2）CTRL_C，CTRL_V修改相关设置CenterPosition（中心点坐标）：（X,Y,Z）（0,0,0）mmStartPosition（起点坐标）：（X,Y,Z）（1,0,0）mmAxis（对称轴）：ZHeight（柱体高度）：0.8mm多边形边数：NumberofSegments:36将多边形重命名为Polyhedron2创建线圈选中Polyhedron1，Polyhedron2ModelerBooleanSubtractBlankPark:Polyhedron1ToolPark:Polyhedron2将Polyhedron1重命名为CoilAssignMaterialcopper（设置材料为铜）创建铁块模型DrawBox任意创建一个