Maxwell仿真的问与答

安万强

安世亚太电磁仿真工程师

Maxwell目前被越来越多的低频电气设备仿真计算所使用，在越来越多的应用计算中，难免遇到各种各样的问题，本文集锦了Maxwell在使用中出现频率较多的问题，希望可以帮助用户解决仿真中的疑惑。

1.  Maxwell 如何实现多方向充磁?

问题描述：图中为电励磁同步电机转子冲片示意图，红线代表充磁方向，其中额部沿圆周方向充磁，磁极部分为图示方向充磁。

解决方法：

要统一定义充磁方向有难度，在逻辑上把转子冲片分为8 个部分（以类似的例子示例），不同部分赋予的材料名称相同，但是充磁方向定义不同（以两个不同的充磁方向为例）。

最终得到需要的充磁结果。

2.  如何设置 Halbach 充磁方式？

打开永磁体材料编辑创建窗口：

1）修改坐标系为 Cylindrical,如1所示

2）修改材料属性，如2所示，此处 p 为极对数

Unit Vector R: COS(p*PHI)

Unit Vector Phi: -SIN(p*PHI)

3. 如何对磁滞材料建模？

步骤一：输入材料的起始磁化曲线

步骤二：设置材料磁化属性

步骤三：添加材料的磁化曲线

4. 如何实现磁钢梯形充磁？

第一步：正常定义剩磁和矫顽力

第二步：用一个 pwl 函数，改变方向定义

函数为：

-837999.999999998*pwl_periodic($aaa,3*phi/pi*180)

改变方向定义，其中，dataset 的定义为：

第三步，充磁设置完成，正常计算。计算结果如下：

5. Maxwell 求解域 region 尺寸参数化定义。

在某些应用中，求解域 region 的空气盒子大小对结果有比较明显的影响，为了能够快速定义一个合适的大小，可以把 region 的比例定义为一个变量，且施加边界条件，参数化扫描 region 的比例值，边界会自动更新，十分方便。

以求解永磁体对铁磁材料的磁拉力计算为例：

正常定义模型和region，在region中定义变量 RGV。

设置参数化扫描，求解计算，查看结果。

对比不同尺寸的region：从扫描结果可见，region>1000%以后，2条曲线值比较稳定且结果接近。

6. 如何定义全局变量？

Maxwell 变量有全局变量和局部变量之分，前者可应用于当前 Project下所有模型，后者只能用于当前模型。如何定义全局变量？

以下就建模案例介绍解决办法：

建立一个矩形，修改其参数，在 Xsize中输入“$xsize”。变量前加上“$”，即为全局变量。

在 Project 属性窗口中，可以看到定义的全局变量。

7. 如何将外电路模块中的变量传递到 Maxwell？

1）外电路中定义变量：

2）导出 sph 网表文件：

3）在 Maxwell 中导入外电路 sph 网表文件：

4）在 Maxwell 中重新定义变量：

8. 如何在 Maxwellcurrent 激励下设置电流突变（=0）设置?

1）定义一个变量 zerotime。

2）定义电流源带变量：

5*1.414*sin(2*pi*180*time+53.7*pi/180)*pwl(zerotime,time)

输出/输入电流波形，在 0.0055s 时电流变为0。

9. 如何设置直线电机的主从边界条件？

1）设置方式：设置主边界条件。

2）设置从边界条件。

计算结果如下：

10.  Maxwell 如何对材料进行扫描？

利用 Maxwel 进行仿真分析的时候，往往需要对比模型在几何尺寸不变的情况下，材料变化对仿真分析结果的影响，这个时候需要用到模型扫描。

Maxwell 具有模型材料参数扫描功能，具体操作流程如下所示：

1）打开“Maxwell2D/3D→Design properties”在弹出的对话框中选择 Add Array 按钮。

2）在弹出的对话框中添加扫描材料扫描的名称如“MaterialSweep”,单击右侧的“Add Row Above”，输入需要进行参数化扫描的材料名称，确定。

3）添加“Array Index Variable”

4）右键单击部件，在弹出的“Propeties”选项中，将材料手动修改为Array Nmae[Arrayindexvariable Name]，如本例中的“MateriaSweep[Mathindx]”，材料属性修改以后，在 Optimetrics 中即可对 Arrayindexvariable Name 进行参数化扫描，如本例中的 Mathindex.

5）对材料进行参数化扫描后，结果如下图所示。

以上十个问题是在Maxwell中经常遇见的问题，希望遇到此类的问题，可以从中找到解决方案。