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1 概述

ANSYS Maxwell是先进的电磁场低频仿真软件，用于设计和分析电动机、作动器、传感器、变压器和其他电磁与机电设备。采用Maxwell，可以准确地体现出机电部件的材料非线性、瞬态运动及其对驱动电路和控制系统设计的影响。通过利用Maxwell的电磁场求解器并将其无缝链接到集成化的电路和系统模型中，可以在构建硬件原型之前，就提前了解机电系统的性能。这种虚拟电磁实验室可以带来重要的竞争优势，加快上市时间、降低成本并提高系统性能。

2 功能特点

低频电磁场仿真

ANSYS Maxwell包含的求解器：

瞬态磁场 — 非线性分析：
● 刚性运动—旋转、平移、非柱形旋转
● 外电路耦合
● 永磁体退磁分析
● 铁芯损耗计算
● 三维叠压建模
● 矢量磁滞建模
● 2D/3D的磁阻建模

涡流场（频域场） — 计算集肤╱邻近效应、涡流╱位移电流：
● 静磁场 — 可自动生成等效电路模型的非线性分析
● 电场 — 瞬态电场、可自动生成等效电路模型的静电场╱电流分析

自适应网格划分

Maxwell的主要优势在于其自动自适应网格划分技术，该技术只需指定几何形状，材料属性和所需的输出即可获得准确的解决方案。网格划分过程使用了高度健壮的体积网格划分技术，并包括多线程功能，该功能减少了所使用的内存量并加快了求解时间。这项经过验证的技术消除了构建和细化有限元网格的复杂性，并使数值分析对您组织的各个级别都切实可行。

系统和三维FEA建模

Maxwell纳入ANSYS Simplorer Entry，一种模型规模受限的多域仿真软件包，用于复杂机电系统、电力电子和驱动系统的设计。Simplorer采用原理图的方式，再现并耦合电、磁、机械、液压、热和其他多域模型，从而快速准确地模拟电路和系统特性。

Simplorer提供多种建模技术，如电路、方框图和状态机。它还支持多种建模语言，包括 VHDL-AMS、SML（Simplorer标准语言）、Modelica和C/C++。这些建模技术均可同时使用，满足用户创建模拟、数字和混合信号多域系统设计的需求。

ANSYS Maxwell可以生成嵌套在Simplorer中的高保真FEA模型，从而让用户能够验证电磁部件的性能能否满足整体系统的要求。SCADE Suite提供的嵌入式软件也可以集成到Simplorer中，以便使用硬件在环或软件在环仿真来验证数字控制系统。

磁性材料建模

矢量磁滞建模

ANSYS Maxwell采用矢量磁滞模型准确地预测软硬磁性材料和永磁体的小磁环和损耗。该模型可用于各向同性和各向异性材料建模、叠压和非叠压方式，即当磁性工作点历史对设备性能具有显著影响时该设备中的铁磁材料的磁性特性。

考虑温度特性的永磁体

ANSYS Maxwell的退磁分析功能使您能够研究延伸到第三象限的永磁体退磁特性。外部磁场和加热可以改变永磁体的磁性能，从而导致局部退磁。您可以结合这些影响，从而准确地预测机器的性能。

磁芯损耗

Maxwell准确计算磁性材料中的磁芯损耗。由于材料供应商提供的材料参数与实际运行条件下的材料性能之间存在差距，所以很难预测叠压模型和电机中电磁特性的劣化。Maxwell采用了可预测的、可靠的且易于使用的独特算法，可以考虑磁芯损耗对输出的影响。

磁致伸缩

基于ANSYS Maxwell和ANSYS Mechanical求解器之间的顺序耦合，设计人员可对磁致伸缩材料（磁性与机械应力和应变密切相关）材料进行建模。磁致伸缩特性在铁芯中摩擦发热，从而引起能量损失。在交流电流下，变压器铁心中的磁场交替变化，从而导致变压器中发出低沉的蜂鸣声。同样，对于旋转电机，作用在定子齿上的电磁力和磁致伸缩产生的应力都是形成噪音的主要原因。

用于仿真的GRANTA材料数据

ANSYS Electronics Desktop中用于仿真的ANSYS GRANTA用于模拟的材料数据集使您可以轻松获得大量材料信息。您可以轻松访问700多种新的通用材料和500多种特定于生产商的材料的库，以支持电气和电子设备的建模。数据集包含与温度相关的机械和热性能以及电磁材料性能。所有材料数据均已准备好进行仿真，从而节省了在设计中使用数据之前查找，输入数据并将其转换为合适格式的工作。覆盖范围包括黑色金属和有色金属，工程塑料，各种类型的陶瓷，混凝土，玻璃，木材，复合材料，液体，气体，焊料和PCB层压板。这个庞大的材料数据库可帮助您在开发产品时做出明智的选择。

在“模拟的核心材料数据”数据集中，每个记录都描述了代表较广泛材料等级的通用材料类型。这样可以轻松比较所有材料选项的属性，并在设计过程的早期阶段就支持分析。在ANSYS Maxwell中，您将受益于另外500多个记录集，这些记录提供了与机电仿真相关的生产商特定等级的磁性材料的BH曲线和铁损数据，从而可以进行更准确地分析。利用由整理得准确而可靠的数据，材料信息可以提高设备性能，准确性和可靠性，并避免产品发布的延误。