ANSYS Maxwell 能力
低頻電磁場模擬
ANSYS Maxwell 是一款頂尖的低頻電磁場模擬解決方案，使用高度精確的有限元方法來解算靜態(tài)、頻域和時(shí)變電磁場和電場。Maxwell 為您的電磁和機(jī)電設(shè)備提供了完整的設(shè)計(jì)流程，納入各種類型的解決方案。ANSYS Maxwell 附帶的解算器：
磁性瞬態(tài) — 非線性分析：
剛體運(yùn)動(dòng)—旋轉(zhuǎn)、平移、非柱形旋轉(zhuǎn)
外部電路耦合
永磁退磁分析
磁芯損耗計(jì)算
包括依賴二維和三維制造工藝的層疊建模
依賴永磁體退磁的不可逆溫度
磁矢量遲滯
二維╱三維的磁阻建模
交流電磁 — 分析受趨膚╱鄰近效應(yīng)、渦流╱位移電流影響的設(shè)備
靜磁 —生成自動(dòng)等效電路模型的非線性分析
電場 — 生成自動(dòng)等效電路模型的瞬態(tài)、靜電╱電流分析
自適應(yīng)網(wǎng)格生成
Maxwell 的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是其自適應(yīng)網(wǎng)格生成技術(shù)，您只需指定幾何形狀、材料屬性和期望的輸出，即可獲得準(zhǔn)確的解決方案。網(wǎng)格生成過程使用高度穩(wěn)健的體積網(wǎng)格生成技術(shù)，并且包括多線程功能，減少了內(nèi)存使用量，并縮短求解時(shí)間。這種成熟的技術(shù)消除了構(gòu)建和精細(xì)化有限元網(wǎng)格的復(fù)雜性，并使高級(jí)數(shù)值分析適用于貴組織的所有自適應(yīng)網(wǎng)格生成 級(jí)別。
高性能計(jì)算
將 ANSYS Electronics HPC 許可證加入 Maxwell，開創(chuàng)了一個(gè)更大、更快且更精確的模擬世界。ANSYS 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是簡單的硬件加速，還提供開創(chuàng)性的數(shù)值解算器和 HPC 方法。這些方法針對單個(gè)多使用時(shí)間分解法的感應(yīng)機(jī)分析的高速模擬性能核機(jī)器進(jìn)行了優(yōu)化，并且可以擴(kuò)展，以便充分利用整個(gè)集群的優(yōu)勢。
時(shí)域分解法
時(shí)域分解法為電動(dòng)機(jī)、平面磁性元件和電力變壓器所需的全瞬態(tài)電磁場模擬提供計(jì)算能力和速度。這項(xiàng)專利待審技術(shù)使您能夠同時(shí)而不必依次解決所有時(shí)間步驟，同時(shí)在多個(gè)內(nèi)核、聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)和計(jì)算集群上分布時(shí)間步。結(jié)果帶來模擬能力和速度的顯著提高。
多線程
利用單臺(tái)計(jì)算機(jī)上的多個(gè)內(nèi)核，縮短解算時(shí)間。多線程技術(shù)加快了初始網(wǎng)格生成、直接和迭代矩陣求解，以及場復(fù)原。
譜分解法
大多數(shù)電磁仿真都要求提供 RLC 參數(shù)、扭矩和損耗等結(jié)果。譜分解在計(jì)算內(nèi)核上分配多頻的解，從而加速頻率掃描。您可以將這一方法與多線程結(jié)合使用。多線程加速提高每個(gè)單獨(dú)頻率點(diǎn)的提取，而頻譜分解并行執(zhí)行許多頻率點(diǎn)。
使用時(shí)間分解法的感應(yīng)機(jī)分析的高速模擬性能
多域系統(tǒng)建模
Simplorer 是一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)，可為系統(tǒng)級(jí)數(shù)字原型建模并進(jìn)行仿真和分析，集成了 ANSYS Maxwell、ANSYS HFSS、ANSYS SIwave 和 ANSYS Q3D Extractor。Simplorer 支持您驗(yàn)證和優(yōu)化軟件控制型多域系統(tǒng)的性能。Simplorer 具有靈活的建模功能，并與 ANSYS 3D 物理仿真緊密集成，廣泛支持裝配和仿真系統(tǒng)級(jí)物理模型，幫助您進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)分析和系統(tǒng)驗(yàn)證。Simplorer 適用于電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、發(fā)電、電力轉(zhuǎn)換、蓄電和配電應(yīng)用以及 EMI/EMC 研究和通用多域系統(tǒng)優(yōu)化與驗(yàn)證。
功能：
電路仿真
框圖仿真
狀態(tài)機(jī)仿真
VHDL-AMS 仿真多域系統(tǒng)集成化圖形建模環(huán)境
電源電子設(shè)備和模塊表征
與 MathWorks Simulink 協(xié)同仿真
模型庫：
模擬和電源電子產(chǎn)品組件
控制模塊和傳感器
機(jī)械組件
液壓組件
數(shù)字和邏輯模塊
應(yīng)用特定庫：
航空電子網(wǎng)絡(luò)
電動(dòng)車輛
電力系統(tǒng)
特色制造商組件
降階建模
多物理場
Maxwell 的電磁場解算器通過 ANSYS Workbench 連接到完整的 ANSYS 工程組合。通過將電磁場解與其他解算器耦合，您可以檢查耦合物理現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)最高保真解決方案，從而消除可靠性問題，并設(shè)計(jì)安全有效的產(chǎn)品。ANSYS 平臺(tái)管理物理解決方案之間的數(shù)據(jù)傳輸，并處理求解器交互，因此您可以輕松地設(shè)置和分析復(fù)雜的耦合物理行為，例如：
電磁結(jié)構(gòu)，帶有變形網(wǎng)格反饋電動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)：路徑、靜態(tài)壓力和溫度分布 電磁結(jié)構(gòu)，帶有磁特性的應(yīng)力和應(yīng)變反饋
電磁-流體
電磁-結(jié)構(gòu)-流體
電磁-結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)-聲學(xué)
電動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)：帶有功率損耗輸入（基于 Maxwell 解決方案）的路徑、靜態(tài)壓力和溫度分布（基于 CFD 解決方案）
專業(yè)設(shè)計(jì)界面
Maxwell 為電機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器提供了兩個(gè)專門的設(shè)計(jì)界面。
RMxprt ——旋轉(zhuǎn)電機(jī)
RMxprt 計(jì)算機(jī)器性能、進(jìn)行初始尺寸決策，并在幾秒鐘內(nèi)執(zhí)行數(shù)百個(gè)“假設(shè)”分析。除了提供經(jīng)典的電機(jī)性能計(jì)算外，RMxprt 還自動(dòng)生成幾何形狀、運(yùn)動(dòng)和機(jī)械設(shè)置、材料屬性、磁芯損耗、繞組和源設(shè)置，以便在 Maxwell 中進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。此外，RMxprt 自動(dòng)生成幾何形狀、相應(yīng)的材料屬性分配、邊界和勵(lì)磁條件，以便在 ANSYS Icepak 中使用 CFD 進(jìn)行詳細(xì)的電子元件散熱模擬。
PExprt ——電子變壓器和電感器
PExprt 基于模板的變壓器和電感器接口可以根據(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)過程考慮了磁芯形狀、尺寸、材料、間隙、線材類型和量規(guī)的所有組合，以及纏繞策略，旨在優(yōu)化磁性設(shè)計(jì)。PExprt 創(chuàng)建了Maxwell 模型，以便基于有限元分析評(píng)估磁性能。這使您能夠評(píng)估磁芯中的磁通密度和繞組中的電流密度分布等量值。
基于模板的解決方案，自動(dòng)生成 Maxwell 模型，用于電機(jī)設(shè)計(jì)分析
基于模板的解決方案，創(chuàng)建 Maxwell 模型，用于電子變壓器和平面磁性配置
優(yōu)化和參數(shù)建模
參數(shù)化和優(yōu)化是模擬驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。參數(shù)分析讓您透徹理解基于設(shè)計(jì)變量的設(shè)計(jì)空間，以便做出更好的工程決策。優(yōu)化算法讓軟件能夠自動(dòng)找到更好的設(shè)計(jì)。Maxwell 提供的參數(shù)化和優(yōu)化功能包括：
參數(shù)分析
用戶指定的參數(shù)范圍和步數(shù)基于模板的解決方案，自動(dòng)生成 Maxwell 模型，用于電機(jī)設(shè)計(jì)分析自動(dòng)分析參數(shù)排列
跨多個(gè)硬件平臺(tái)的自動(dòng)作業(yè)管理，以及參數(shù)表和研究的數(shù)據(jù)重組
優(yōu)化
用戶可選擇的成本函數(shù)和目標(biāo)任務(wù)，包括：
擬牛頓法
順序非線性規(guī)劃 (SNLP)
整數(shù)序列順序非線性規(guī)劃
靈敏度分析
旨在確定對以下方面的靈敏度設(shè)計(jì)變化研究：
制造公差
材料屬性
調(diào)整
實(shí)時(shí)調(diào)整顯示和結(jié)果的用戶可控滑桿
統(tǒng)計(jì)分析
設(shè)計(jì)性能分布與參數(shù)值
電機(jī)帕累托前端分析電機(jī)帕累托前端分析
高級(jí)電磁材料建模
能否準(zhǔn)確預(yù)測電機(jī)的性能通常取決于其部件的工作溫度和負(fù)載歷史。采用 Maxwell 的高級(jí)材料建模功能，可以準(zhǔn)確地計(jì)算這些影響。
矢量遲滯
ANSYS Maxwell 采用矢量遲滯模型準(zhǔn)確地預(yù)測軟硬磁性材料和永磁體的微小環(huán)路和損耗。該模型可說明各向同性和各向異性材料、層壓和非層壓結(jié)構(gòu)，以及當(dāng)磁性工作點(diǎn)記錄對該設(shè)備的性能具有顯著影響時(shí)，鐵磁材料的磁性行為。
考慮溫度特性的永磁體
ANSYS Maxwell 的退磁分析功能使您能夠研究延伸到第三象限的永磁體退磁特性。外部磁場和加熱可以改變永磁體的磁性能，從而導(dǎo)致局部退磁。您可以結(jié)合這些影響，從而準(zhǔn)確地確定機(jī)器的性能。
磁芯損耗
Maxwell 精確計(jì)算磁性材料中的磁芯損耗。由于材料供應(yīng)商提供的原材料數(shù)據(jù)與實(shí)際操作條件下的實(shí)際材料性能之間存在差距，所以很難預(yù)測層壓元件和電機(jī)組件中的電磁降解。Maxwell 基于可預(yù)測、可靠且易于使用的獨(dú)特算法，考慮了磁芯損耗效應(yīng)的反饋。
磁致伸縮
基于 ANSYS Maxwell 和 ANSYS Mechanical 解算器之間的順序負(fù)載傳遞耦合，設(shè)計(jì)人員可對磁性與機(jī)械應(yīng)力和應(yīng)變密切相關(guān)的材料進(jìn)行建模。這些影響在鐵磁芯中導(dǎo)致摩擦起熱，從而引起能量損失。該效應(yīng)還導(dǎo)致變壓器中發(fā)出低沉的蜂鳴聲，這是由產(chǎn)生改變磁場的振蕩交流電流引起。同樣對于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，阻力和作用在定子齒上的磁致伸縮產(chǎn)生的應(yīng)力都是產(chǎn)生噪音的主要原因。
采用磁性矢量遲滯模型的磁滯電動(dòng)機(jī)上的磁場分布 |
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