?Ansys Maxwell
功能
應(yīng)用
案例
Ansys Maxwell 電機(jī)設(shè)備分析軟件
Ansys Maxwell 是一款適用于電機(jī)、變壓器、無(wú)線充電、永磁閂鎖、作動(dòng)器和其他電氣機(jī)械設(shè)備的電磁場(chǎng)求解器。它解決了靜態(tài)、頻域和時(shí)變磁場(chǎng)和電場(chǎng)。Maxwell 還為電機(jī)和電源轉(zhuǎn)換器提供專門的設(shè)計(jì)接口。
NO.1 軟件概覽
Ansys Maxwell 包含二維和三維的瞬態(tài)磁場(chǎng)、交流電磁場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)、直流傳導(dǎo)場(chǎng)和瞬態(tài)電場(chǎng)求解器,能準(zhǔn)確地計(jì)算力、轉(zhuǎn)矩、電容、電感、電阻和阻抗等參數(shù)。
借助 Maxwell,用戶可以精確表征機(jī)電元件的非線性瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)及其對(duì)驅(qū)動(dòng)電路和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。通過(guò)利用 Maxwell 先進(jìn)的電磁場(chǎng)求解器并將它們無(wú)縫連接到集成電路和系統(tǒng)仿真技術(shù),可以在早于構(gòu)建硬件原型很久就了解機(jī)電系統(tǒng)的性能。
NO.2 主要特征
01.自動(dòng)自適應(yīng)網(wǎng)格劃分
Maxwell 的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是其自動(dòng)自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù),它要求您僅指定幾何形狀、材料屬性和所需的輸出以獲得準(zhǔn)確的解決方案。Maxwell 的網(wǎng)格劃分過(guò)程使用高度穩(wěn)健的體積網(wǎng)格劃分技術(shù),并包括多線程功能,可減少內(nèi)存使用量并加快求解時(shí)間。這種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)降低了構(gòu)建和細(xì)化有限元網(wǎng)格的復(fù)雜性,并使高級(jí)數(shù)值分析適用于您組織的各個(gè)級(jí)別。
02.多物理場(chǎng)耦合工作流程
Maxwell 的電磁場(chǎng)求解器通過(guò) Ansys Workbench 進(jìn)行連接,可輕松設(shè)置和分析復(fù)雜的耦合物理行為,例如變形網(wǎng)格反饋結(jié)構(gòu)、磁特性的應(yīng)力和應(yīng)變反饋、EM 流體和聲學(xué)。
03.先進(jìn)的磁場(chǎng)建模
執(zhí)行高級(jí)仿真計(jì)算,例如磁芯損耗計(jì)算、矢量磁滯、永磁體的四象限仿真、磁致伸縮和磁彈性分析、Litz線損耗和制造對(duì)損耗計(jì)算的影響。
04.專用設(shè)計(jì)界面
電機(jī)和電源轉(zhuǎn)換器需要顯著不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和仿真,正基于此,Maxwell 為其分別提供了專用的界面。
05.RMxprt
除了提供經(jīng)典的電機(jī)性能計(jì)算之外,RMxprt 還可自動(dòng)生成幾何結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和機(jī)械設(shè)置、材料屬性、磁芯損耗、繞組和電源設(shè)置,以便在 Maxwell 中進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。
06.Simplorer
面向電氣、磁性、機(jī)械、流體和熱系統(tǒng)的多域電力電子仿真器可無(wú)縫集成三個(gè)基本的組件庫(kù):電路、方框圖和狀態(tài)機(jī)。Simplorer 可通過(guò)與 EM(Maxwell、PExprt、RMxprt、 Q3D 、 HFSS )和熱工具( Ansys CFD 、 Ansys Icepak )的連接提供集成分析。
Simplorer還能夠表征用于熱和 EMI/EMC 仿真的高保真度電源半導(dǎo)體模型。此外,Simplorer 的模型庫(kù)包括 VHDL-AMS 功能以及現(xiàn)有的控制系統(tǒng)和客戶開(kāi)發(fā)的模型。
07.PExprt
Power Electronics Expert(PExprt)是一款用于鐵氧體變壓器和電感器的磁性設(shè)計(jì)和優(yōu)化工具,包括多繞組變壓器、耦合電感器和反激組件。PExprt 面向變壓器和電感器的基于模板的界面可以根據(jù)電壓波形或轉(zhuǎn)換器輸入自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)計(jì)。自動(dòng)設(shè)計(jì)流程考慮了磁芯形狀、尺寸、材料、間隙、導(dǎo)線類型和規(guī)格以及繞組策略的所有組合,以優(yōu)化磁性設(shè)計(jì)。
它包含制造商的通用組件庫(kù)。它還結(jié)合了基于 FEA 的解決方案,包括集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),以及由磁邊效應(yīng)引起的間隙效應(yīng)。此外,它還可計(jì)算繞組損耗、磁芯損耗、R、L、C參數(shù)和溫升,并能夠使用仿真組件的頻率相關(guān)網(wǎng)表與 Simplorer 進(jìn)行耦合。
08.Maxwell到Motion
您可以將瞬態(tài)電磁力從 Ansys Maxwell 輸出到 Ansys Motion 中,將電磁相互作用擴(kuò)展到剛體動(dòng)力學(xué),以改善整體噪聲-振動(dòng)解決方案。
09.全新的時(shí)域求解器
全新的 Maxwell 瞬態(tài)求解器可在單個(gè)傳導(dǎo)路徑上提供多端子導(dǎo)體支持。
聯(lián)系電話:027-87878386
郵箱:market@ueotek.com
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Ansys Maxwell 產(chǎn)品具有廣泛的應(yīng)用,以下是一些常見(jiàn)的領(lǐng)域:
電機(jī)與電力電子領(lǐng)域
電機(jī)設(shè)計(jì)與分析: 可用于各類電機(jī)如直流電機(jī)、交流電機(jī)、同步電機(jī)、異步電機(jī)等的設(shè)計(jì)、性能評(píng)估和優(yōu)化。能夠精確計(jì)算電機(jī)的電磁參數(shù),如電感、電阻、轉(zhuǎn)矩、磁鏈等,幫助工程師提高電機(jī)效率、降低損耗和噪音,并優(yōu)化電機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制策略 ,例如對(duì)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化,提升其動(dòng)力性能和續(xù)航里程 。
電力電子設(shè)備仿真: 對(duì)變壓器、逆變器、變頻器等電力電子設(shè)備進(jìn)行電磁場(chǎng)分析,研究其在不同工況下的電磁特性和性能表現(xiàn),確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性,比如對(duì)大型電力變壓器的漏磁場(chǎng)分析,以減少雜散損耗和局部過(guò)熱現(xiàn)象 。
無(wú)線充電與通信領(lǐng)域
無(wú)線充電技術(shù)研發(fā): 模擬無(wú)線充電系統(tǒng)中的磁場(chǎng)分布、耦合效率和功率傳輸特性,為無(wú)線充電器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù),提高充電效率和安全性,像對(duì)手機(jī)無(wú)線充電器的磁場(chǎng)仿真,確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶體驗(yàn) 。
天線與射頻設(shè)計(jì): 分析天線的輻射特性、增益、方向性等性能參數(shù),以及射頻電路中的電磁場(chǎng)分布和傳輸特性,有助于設(shè)計(jì)高性能的天線和射頻系統(tǒng),例如對(duì) 5G 基站天線的優(yōu)化設(shè)計(jì),提升信號(hào)覆蓋和傳輸質(zhì)量。
傳感器與執(zhí)行器領(lǐng)域
傳感器設(shè)計(jì)與優(yōu)化: 用于磁傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等各類傳感器的電磁場(chǎng)分析,提高傳感器的靈敏度、精度和可靠性,比如對(duì)汽車胎壓監(jiān)測(cè)傳感器的磁場(chǎng)仿真,確保其準(zhǔn)確測(cè)量輪胎壓力變化 。
執(zhí)行器性能評(píng)估: 評(píng)估電動(dòng)執(zhí)行器、電磁繼電器、電磁閥等執(zhí)行器的電磁力、位移和響應(yīng)速度等性能,優(yōu)化其設(shè)計(jì)和控制,例如對(duì)工業(yè)自動(dòng)化中電動(dòng)執(zhí)行器的電磁特性分析,提高其控制精度和穩(wěn)定性。
交通運(yùn)輸領(lǐng)域
電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng): 在電動(dòng)汽車的研發(fā)中,對(duì)電機(jī)、電池、充電系統(tǒng)等關(guān)鍵部件進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真,提升整車的動(dòng)力性能和續(xù)航能力,如對(duì)電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)中的電磁兼容性分析,確保各電子設(shè)備之間的正常工作 。
軌道交通電氣設(shè)備: 用于地鐵、高鐵等軌道交通車輛的牽引電機(jī)、變壓器、受流器等電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和分析,保障設(shè)備的安全可靠運(yùn)行,例如對(duì)高鐵牽引變壓器的電磁場(chǎng)分析,提高其抗短路能力和散熱性能。
能源與電力領(lǐng)域
發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)組: 對(duì)大型發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)組進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真,優(yōu)化其設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù),提高發(fā)電效率和電能質(zhì)量,比如對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行磁場(chǎng)分析,提升其在不同風(fēng)速下的發(fā)電性能 。
輸配電設(shè)備: 分析高壓開(kāi)關(guān)、絕緣子、電纜等輸配電設(shè)備的電磁場(chǎng)分布,評(píng)估其絕緣性能和電磁兼容性,確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,例如對(duì)高壓電纜的電場(chǎng)分布分析,防止出現(xiàn)局部放電等故障。
生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì): 如在磁共振成像(MRI)設(shè)備中,用于分析主磁場(chǎng)、梯度磁場(chǎng)的均勻性和穩(wěn)定性,以及射頻線圈的發(fā)射和接收特性,提高成像質(zhì)量和設(shè)備性能 。還可對(duì)植入式醫(yī)療器械如心臟起搏器、神經(jīng)刺激器等的電磁兼容性進(jìn)行評(píng)估,確保其在人體環(huán)境中的安全可靠工作。
生物電磁學(xué)研究: 研究生物組織和器官在電磁場(chǎng)作用下的生理效應(yīng)和響應(yīng)機(jī)制,為生物電磁學(xué)的理論研究和臨床應(yīng)用提供支持,例如對(duì)腫瘤熱療中的電磁場(chǎng)分布和熱效應(yīng)分析,探索更有效的癌癥治療方法。
工業(yè)自動(dòng)化與機(jī)器人領(lǐng)域
電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制: 為工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)電機(jī)、伺服電機(jī)等提供精確的電磁場(chǎng)仿真和優(yōu)化,提高電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能和控制精度,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高精度運(yùn)動(dòng)控制 。
電磁傳感器與執(zhí)行器集成: 將電磁傳感器和執(zhí)行器集成到工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中,通過(guò)電磁場(chǎng)仿真優(yōu)化其性能和布局,提高系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化水平,例如對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線上的電磁傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。
揚(yáng)聲器的系統(tǒng)級(jí)建模流程
揚(yáng)聲器在我們?nèi)粘Ia(chǎn)生活中已經(jīng)十分廣泛,特別是現(xiàn)階段藍(lán)牙耳機(jī),車載揚(yáng)聲器,以及演播場(chǎng)景的使用,揚(yáng)聲器的多學(xué)科建模優(yōu)化愈發(fā)重要,揚(yáng)聲器的建模涉及多個(gè)學(xué)科多個(gè)物理場(chǎng),因此我們需要對(duì)揚(yáng)聲器的仿真進(jìn)行系統(tǒng)化仿真。
本文以雙電磁場(chǎng)區(qū)域揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行Maxwell- Mechanical FEA of entire speaker- Acoustic Response系統(tǒng)級(jí)耦合仿真分析。
揚(yáng)聲器的磁場(chǎng)主要由兩部分組成,magnet永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)和通過(guò)音圈導(dǎo)線通電會(huì)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。改變通過(guò)導(dǎo)線的電流的極性也會(huì)改變導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)的極性。兩個(gè)磁場(chǎng)的相互作用導(dǎo)致音圈向前或向后被推出間隙,這取決于通過(guò)音圈的電流的極性,同時(shí)移動(dòng)的音圈連接到音圈骨架(former)和錐形面(cone),后者也會(huì)振動(dòng),從而產(chǎn)生噪音。
物理場(chǎng)的瞬態(tài)耦合需要耦合系統(tǒng)級(jí)的解決方案,Ansys Transient Structural和Electrostaic,magnetostatic的數(shù)據(jù)可以單向傳輸,因此需要使用系統(tǒng)級(jí)仿真方案實(shí)現(xiàn)Maxwell和Mechanical瞬態(tài)之間的雙向耦合,且系統(tǒng)級(jí)解決方案非??焖? 初始模型可能需要些時(shí)間.但Maxwell/Mechanical ROM模型的創(chuàng)建只需要一次。