Maxwell

低頻電磁場模擬

Ansys Maxwell為領先業界的電磁場模擬軟體,用於設計和分析電動機、致動器、感測器、變壓器以及其他電磁和機電設備。藉由Maxwell,您可以精確呈現機電組件的非線性瞬態運動及其對驅動電路和控制系統設計的影響。利用高級電磁場求解器將它們無縫連接到積體電路和系統模擬技術,在構建硬體原型前提早窺探機電系統的性能。這個虛擬電磁模擬降低成本、提高系統性能並促使產品上市時間縮短,為您提供了重要的競爭優勢。

Maxwell包括以下求解器:

  • 剛性運動的磁瞬變–非線性分析:
  1. 剛體運動—旋轉、平移、非圓柱旋轉
  2. 外部電路耦合
  3. 永磁體退磁分析
  4. 鐵芯損耗計算
  5. 層壓建模,包括2D與3D的製程相關性
  6. 溫度對永磁體退磁的不可逆相依性
  7. 磁向量磁滯
  8. 2D與 3D中的磁阻建模
  • 交流電磁–分析受集膚效應、鄰近效應,渦流或位移電流影響的設備
  • 靜磁–具有自動等效電路模型生成的非線性分析
  • 電場–瞬態靜電場、電流分析以及自動等效電路模型生成
  • 直流傳導
  • 電機和變壓器的專家設計界面
  • Simplorer(電路和系統模擬)

功能

自適應網格劃分

自動自適應網格劃分技術為電磁求解方案中的一大優勢。只需指定幾何形狀、材料屬性和所需的輸出即可獲得準確的結果。網格劃分過程使用了高度穩健的體積網格劃分技術,且具備平行運算功能,該功能減少了所使用的內存量並加快了求解時間。這項經過驗證的技術消除了構建和細化有限元網格的複雜性,並使高級數值分析對您設計流程的各個級別難題都可確實實行。

 
還有一個用於處理超高速沖擊和脆性材料破壞的光滑粒子流體動力學(SPH)求解器。

HPC高效能計算

在Maxwell中應用Ansys Electronics HPC授權將使您得以求解更大、更快、更高保真度的模擬世界。此技術超越了簡單的硬件加速,提供了突破性的數值求解器和HPC方法,這些方法針對單個多核電腦進行了最佳化,並且可擴展以利用網路群組內全部設備的總和硬體能力。

 

多域系統建模

Simplorer是一個強大的平台,用於建模、模擬和分析與Ansys Maxwell、Ansys HFSS、Ansys SIwave和Ansys Q3D Extractor綜合的系統級模擬原型。Simplorer允許使用者驗證和改善軟體控制的多域系統的性能。透過靈活的建模功能與Ansys 3D物理模擬的緊密結合,Simplorer為組裝和模擬系統級物理模型提供了廣泛的支援,以幫助您連接概念設計、詳細分析和系統驗證。 Simplorer是電氣系統設計、發電、轉換、存儲和分配應用、EMI / EMC研究以及常規多域系統最佳化和驗證的理想選擇。

 

 

多物理場

Maxwell的電磁場求解器通過Ansys Workbench連接到完整的Ansys工程系列產品。將電磁場解決方案與其他求解器耦合,您可以檢查耦合的物理現象並獲得最高保真度的求解結果,從而消除可靠性問題並設計安全有效的產品。整合平台管理物理解決方案之間的數據傳輸並順暢處理求解器彼此間資料傳輸,因此您可以輕鬆設置和分析複雜的耦合物理行為,

 

例如:

  • 具有網格變形回饋的電磁結構
  • 電磁結構,有關磁性的應力和應變回饋
  • 電磁流體
  • 電磁–結構–流體
  • 電磁–結構動力學–聲學

專家設計界面:Maxwell包含兩個用於電機和功率轉換器的專用設計界面。

RMxprt–旋轉電機設計:RMxprt計算機器性能以決定初步尺寸,並在幾秒鐘內完成數百次“假設分析”。除了提供經典的電動機性能計算之外,RMxprt還可以自動生成幾何圖形、運動和機械設置、材料屬性、鐵芯損耗、繞組策略和來源設置,以便在Maxwell中進行詳細的有限元分析。此外,RMxprt可以使用Ansys Icepak中的CFD自動生成幾何形狀,相應的材料屬性分配、邊界和激發條件,以執行更為細節的電子冷卻模擬。

 

 

PExprt–電子變壓器和電感器設計:PExprt的基於模板的變壓器和電感器接口可以根據電壓波形或轉換器輸入自動生成設計。自動設計過程會考慮鐵芯形狀、尺寸、材料、間隙、導線類型和規格以及繞組策略的所有可能組合,以改善磁設計。PExprt創建Maxwell模型,以基於有限元分析評估磁性能。這使您能夠評估諸如磁芯中的磁通密度和繞組中的電流密度分佈之類的數量。

 

最佳化

參數化和最佳化是模擬驅動產品開發的關鍵推動力。參數分析可根據您的設計變量全面了解設計可能;最佳化演算法使軟體能夠自動查找更好的設計,以便您做出更好的工程決策。

 

先進的電磁材料建模

準確預測電機的性能通常取決於其工作溫度和部件的負載歷程。Maxwell先進的材料建模功能可以準確地解釋這些影響。

向量磁滯: Ansys Maxwell採用向量磁滯模型來準確預測軟、硬磁性材料和永磁體的次要環路與損耗。該模型考慮了各向同性和各向異性材料,層狀和非層狀結構,以及當磁性工作點歷程對此類設備的性能產生重大影響時鐵磁材料的磁性行為。

 

隨溫度變化的永磁體:Ansys Maxwell的退磁分析功能使您能研究擴展到第三象限的永磁體退磁特性。外部磁場和加熱會改變永磁體的磁性能,從而導致局部退磁。可藉由組合這些效果來準確預測機器的性能。

 

鐵芯耗損:Ansys Maxwell可以準確計算磁性材料中的鐵芯損耗。由於材料供應商提供的原始材料數據與實際操作條件下的實際材料性能之間存在差距,因此很難預測疊層板部件和電機組件中的電磁性能下降。Maxwell基於可預測、可靠且易於使用的獨特算法,考慮了鐵芯損耗效應的響應。

 

磁致伸縮:基於Ansys Maxwell和Ansys Mechanical求解器的依序負載傳遞耦合,設計人員可依材料磁特性相依於機械應力和應變的程度進行建模。這些影響由於鐵芯的摩擦加熱而導致能量損失,還造成因交流電振盪產生的低調的嗡鳴聲,交流電會產生不斷變化的磁場;對於旋轉電機,磁阻力和作用在定子齒上的磁致伸縮力是產生噪聲為類似情形。

 

GRANTA用於模擬的材料數據

Ansys Electronics Desktop中用於模擬的Ansys GRANTA材料資料庫使您可以輕鬆應用大量經驗證的可靠材料性質。您可以輕鬆利用700多種新的通用材料和500多種特定於生產商的材料庫,以支援電氣和電子設備的建模。資料庫包含與溫度相關的機械和熱性能以及電磁材料性能,涵蓋範圍包含黑色金屬、有色金屬、工程塑料、各種類型的陶瓷、混凝土、玻璃、木材、複合材料、液體、氣體、焊料和PCB層壓板。Ansys GRANTA跨足Electronics Desktop和其他Ansys多個求解器產品,一致的材料資料庫可確保您在執行多物理場模擬時從相同的材料屬性中進行分析。

 

在核心材料數據中,每個材料都代表廣泛材料等級的通用材料類型。這樣可以輕鬆比較所有材料選項的屬性,並在設計過程的前期就快速支援分析。在Ansys Maxwell中,您將受益於另外500多個材料資訊,它們提供了與機電模擬相關的特定於生產商等級的磁性材料的B-H曲線和鐵芯耗損數據,從而進行更精確的分析。利用Ansys GRANTA整合的準確且可靠的數據,掌握材料資訊的領導者可以提高設備性能、準確性和可靠性,並避免延誤產品發布。

 

 

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