Ansoft Maxwell 三维电磁场有限元分析详解

本文主要介绍了如何在Ansoft Maxwell中进行有限元分析，特别是关于设置计算参数的可选项，包括Force、Torque和Matrix参数。Maxwell是一个强大的电磁场分析软件，适用于各种电磁设备的静态、稳态、瞬态分析。 在进行有限元分析时，设置计算参数是至关重要的一步。在“4.设置计算参数（可选）”部分，提到了几个关键参数： 1. Force：力（虚位移法） - 在进行分析时，可以指定作用在系统上的力，这在计算由于电荷分布或磁场变化引起的力效应时非常有用。虚位移法是一种求解弹性力学问题的方法，也可应用于电磁力的计算。 2. Torque：转矩 - 转矩通常与力矩相关，是由于电场或磁场导致的旋转效应。在分析电机、传感器等旋转设备时，转矩的计算至关重要。 3. Matrix：矩阵参数 - 特别是在静电场问题中，部分电容参数矩阵是必要的。在Maxwell 3D中，可以通过Parameters > Assign > Matrix来计算电容值。部分电容是指在静电独立系统中，电荷线从系统内的一个带电体出发，终止于同一系统内的其他带电体，不与外界发生联系，因此系统内总电荷为零。 Ansoft Maxwell是一个强大的二维和三维电磁场分析工具，支持多种类型的场分析，如静电场、静磁场、时变电场、时变磁场、涡流场和瞬态场。例如： - 三维静电场分析：用于研究静止电荷或直流电压产生的静电场。通过计算标量电位，可以获取电场强度、电位移、电场力、电场能量和转矩，适用于绝缘问题和电容器储能问题的分析。 - 三维直流磁场分析：处理由恒定电流、永磁体或外部激磁引发的磁场。它可以计算磁场强度、电流密度、磁感应强度、磁场力、磁场能量和转矩，适用于直流线圈和永磁体设备的分析。 - 涡流场分析：用于高频环境下的涡流效应，计算损耗、铁损、力、转矩、电感和储能，适用于导体涡流分布的研究。 - 瞬态场分析：适用于解决涉及运动和任意波形电压、电流源的设备，可以同时求解磁场、电路和运动方程，方便分析这类设备的性能。 在Ansoft仿真流程中，用户需要进行建模、设置材料属性（如电导率、介电常数和磁导率）、设置激励源和边界条件、自适应网格剖分、有限元计算和后处理。Ansoft的自适应网格剖分技术可以优化网格分布，确保在需要高精度的地方细化网格，而在其他区域保持稀疏，以平衡计算精度和速度。 误差分析是评估计算结果准确性的重要步骤，Maxwell提供了两种误差指标：EnergyError和DeltaEnergy。这些误差通常是基于能量的差异来评估计算的准确程度，确保用户获得可靠的分析结果。