MAXWELL 3D 12.0

BASIC EXERCISES

1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真

平板电容器模型描述：

上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体） 介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic 创建下极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为DownPlate

Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建上极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 上极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 3） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为UpPlate

Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建中间的介质六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 介质板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 2） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 1） 将六面体重命名为medium

Assign Material > mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料） 创建计算区域（Region） Padding Percentage：0%

忽略电场的边缘效应（fringing effect）

电容器中电场分布的边缘效应

2.设置激励（Assign Excitation）

选中上极板UpPlate,

Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 5V 选中下极板DownPlate,

Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V

3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）

Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup 最大迭代次数： Maximum number of passes > 10 误差要求： Percent Error > 1%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass > 50%

5. Check & Run

6. 查看结果

Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix 电容值：31.543pF

2. 恒定电场问题实例：导体中的电流仿真

恒定电场：

导体中，以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场，或恒定电流场（DC conduction） 恒定电场的源：

（1）Voltage Excitation，导体不同面上的电压 （2）Current Excitations，施加在导体表面的电流

（3）Sink（汇），一种吸收电流的设置，确保每个导体流入的电流等于流出的电流。只有在不使用Voltage Excitation时，才用Sink。保证??J?0 DC conduction求解器：

不计算导体外的电场，计算时，不考虑材料的介电常数参数。

例：绘出如下图所示导体结构中的电流流向图

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planar Cap（工程命名为“DC Conduction”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> DC Conduction 创建导体Conductor Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（1, -0.6, 0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1, 0.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建另3个并列的导体 Select Conductor

Edit > Duplicate > Along Line（沿线复制） 输入line矢量的第1个点：（0，0，0） 输入line矢量的第2个点：（0，0.4，0） 输入复制总数：4（包括原导体）

创建导体Conductor_4 Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（0.8, -1, 0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0.2, 2.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_4

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建导体Conductor_5 Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（0.8, -0.4, 0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（-1.2, 0.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_5

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建导体Conductor_6 Select Conductor_5

Edit > Duplicate > Mirror（镜像复制）

输入对称镜像平面法向量在平面中的第1点坐标：（0，0，0） 输入对称镜像平面法向量在平面外的第2点坐标：（0，1，0） 上述设置表示镜像平面为XOZ平面 将六面体重命名为Conductor_6 创建导体Conductor_7 Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（-0.4，0.6，0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（-0.4, -1.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_sink

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建计算区域（Region） Padding Percentage：10%

2.设置激励（Assign Excitation） 按f，将体选择改为面选择 2.1 设置电流注入源 选中如下图所示6个面

Maxwell 3D> Excitations > Assign >Current > 1A Maxwell 在上述6个面上产生6个输入电流激励源 2.2设置电流汇（Current Sink） 选中Current_sink导体的下列2侧面

Maxwell 3D> Excitations > Assign > Sink

3.设置剖分操作（Assign Mesh Operations） 选中所有物体，Ctrl+A

Maxwell 3D> Mesh operations> Assign> Inside Selection> Length Based 不选Restrict length of elements

选中Restrict the number of elements

输入maximum number of elements：10000（设置剖分单元的最大数量）

4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup

Default

5. Check & Run

6. 后处理

绘出导体中的电流流向图 选中所有导体

Maxwell 3D > Fields > Fields >J > J_Vector 调节矢量箭头尺寸

3. 恒定磁场问题实例：恒定磁场力矩计算

计算如下图所示永磁体模块在线圈磁场中所受力矩。

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Magnetostatic（工程命名为“Magnetostatic”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Magnetostatic 创建线圈

Draw > Regular Polygon（创建线圈横截面） 中心点坐标： （X,Y,Z）>（0, 5, 0） 设置截面半径：（dX,dY,dZ）>（0.5, 0,0） 截面多边形边数：Number of Segments: 12 将多边形重命名为Coil 选中Coil

Draw > Sweep > Around Axis（设置如下）

Assign Material > copper（设置材料为铜） 创建永磁体模型

Draw > Box（创建下极板六面体） 起点：（X,Y,Z）>（-3, -0.5, -0.5） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（6,1,1） 将六面体重命名为Magnet

Assign Material > NdFe35（设置材料为NdFe35铷铁硼材料）

设置磁体的磁化方向（X,Y,Z）>（1,0,0）（磁体沿x轴正方向磁化）

创建激励电流加载面（Create Section） Select Coil

Modeler > Surface > Section

Modeler > Boolean > Separate Bodies（分离两Section面） 删除1个截面

Select 1个截面，Del

将剩下的1个截面重命名为“Section1”

旋转线圈和激励电流加载面 选中 Coil和Section1

创建计算区域（Region） Draw > Region

Padding Percentage：100%

2.设置激励（Assign Excitation） 选中线圈截面：Section1

Maxwell 3D> Excitations > Assign > Current Name: Current1 Value: 100 Type: Stranded

3.设置计算参数（Assign Executive Parameter） 选中 Magnet

Maxwell 3D > Parameters > Assign > Torque Name: Torque1 Type: Virtual

Axis: Global::Z, Positive

4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup 最大迭代次数： Maximum number of passes ：误差要求： Percent Error: 1%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 30%

5. Check & Run

6. 查看结果

Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Torque 力矩：-2.9288E-005 (N·m)

XOY平面磁场强度幅值分布图

XOY平面磁场强度方向矢量图

15 4. 参数扫描问题实例：恒定磁场力矩计算

计算如下图所示铁块所受线圈磁场的作用力。

要求对线圈中的电流和铁块的高度做参数扫描，计算不同设置值时，作用力的大小。

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as> Parametric（工程命名为“Parametric”） 选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Magnetostatic 创建线圈

Draw > Regular Polyhedron（创建多边形柱体1）

Center Position（中心点坐标）： （X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm Start Position（起点坐标）：（X,Y,Z）>（1.25, 0,0）mm Axis（对称轴）：Z

Height（柱体高度）：0.8mm

多边形边数：Number of Segments: 36 将多边形重命名为Polyhedron1

选中Polyhedron1（创建多边形柱体2） CTRL_C，CTRL_V 修改相关设置

Center Position（中心点坐标）： （X,Y,Z）>（0, 0, 0）mm Start Position（起点坐标）：（X,Y,Z）>（1, 0,0）mm Axis（对称轴）：Z

Height（柱体高度）：0.8mm

多边形边数：Number of Segments: 36 将多边形重命名为Polyhedron2

创建线圈

选中Polyhedron1，Polyhedron2 Modeler > Boolean > Subtract Blank Park: Polyhedron1 Tool Park: Polyhedron2 将Polyhedron1重命名为Coil

Assign Material > copper（设置材料为铜）

创建铁块模型 Draw > Box

任意创建一个6面体 尺寸参数设置如下：

注意：ZSize参数的值为：“SlugHeight”

将六面体重命名为Slug

Assign Material > iron（设置材料为iron）

创建计算区域（Region） Draw > Region

Padding Percentage：200%

创建激励电流加载面（Create Section） Select Coil

Modeler > Surface > Section Section Plane: YZ平面

Modeler > Boolean > Separate Bodies（分离两Section面） 删除1个截面

Select 1个截面，Del

将剩下的1个截面重命名为“Section1”

2.设置激励（Assign Excitation） 选中线圈截面：Section1

Maxwell 3D> Excitations > Assign > Current

Value: AmpTurns

Type: Stranded（线形激励电流）

3.设置计算参数（Assign Executive Parameter） 选中 Slug

Maxwell 3D > Parameters > Assign > Force Name: Force 1 Type: Virtual

4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup

最大迭代次数： Maximum number of passes ： 5 误差要求： Percent Error: 1%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 30%

5. 创建参数扫描设置

Maxwell 3D > Optimetrics Analysis > Add Parametric 点击Add，创建扫描参数 variable选择： SlugHeight linear step

Start =1, Stop =2, Step = 0.5 点击Add >>按键

将SlugHeight的扫描设置添加到右边空白栏

variable选择： AmpTurns （设置安匝数的扫描） linear step

Start =100, Stop =200, Step =50 点击Add >>按键

将AmpTurns的扫描设置添加到右边空白栏 点击OK.

点击 Calculations子菜单 点击 Setup Calculations

点击Add Calculations

Setup1出现在Setup Sweep Analysis菜单中 点击Done

在Options 子菜单中 选中如下设置

“Save Field and Mesh ” :在每一步参数扫描计算后，保存相应的计算场量和剖分信息，一般，系统为节约内存，默认不保存。

“Copy geometrically equivalent meshes” 在下次计算中，可重复使用上次计算时未变形的模块的剖分数据。一般来说，频率扫描时，不推荐使用该选项，因为Ansoft的剖分算法是与频率相关的。

5. Check 6.计算

在Project Manager 窗口 Optimetrics

右键点击 ParametricSetup1 选择 Analyze 7. 查看结果

右键点击 ParametricSetup1 选择View Analysis Result

在Project Manager 窗口

右键点击Create Report

设置参数如下：

点击New Report

5. 恒定磁场实例：三相变压器电感计算

计算如下图所示变压器绕组的电感。（学习半对称模型的使用half-symmetry）

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as> Inductance （工程命名为“Inductance”） 选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Magnetostatic 改变作图单位Modeler > Units > Select Units: in (inches)

创建变压器铁芯框架 Draw > Box

Position： （-1,-6,0）

Box尺寸：（XSize, YSize, ZSize）>（2,12,10） Draw > Box

Position： （-1,1 ,2）

Box尺寸：（XSize, YSize, ZSize）>（2,3,6） 选中Box2

Edit > Duplicate > Around Axis Axis: Z

Angle: 180 deg Total number: 2

选中Box1 ，Box2，Box2_1 Modeler > Boolean > Subtract

Blank Parts: Box1

Tool Parts: Box2，Box2_1

不要选：“Clone tool objectsbefore subtracting” Draw > Box（创建Gap）

选中Box1 ，Box3

Modeler > Boolean > Subtract Blank Parts: Box1 Tool Parts: Box3

不要选：“Clone tool objectsbefore subtracting” 选中Box1

Modeler > Boolean > Separate Bodies

将分离后的模型分别重命名为：“Core_E”（原Box1）和“Core_I” 将两者的材料重设为：“steel_1008” 创建线圈

Modeler > Grid Plane > YZ Draw > Rectangle 设置如下：

Modeler > Grid Plane > XY Draw > Rectangle 设置如下：

选中Rectangle2

Modeler > Delete Last Operation（形成Rectangle1围绕的轨迹） 选中Rectangle1，Rectangle2 Draw > Sweep > Along Path Angle of twist: 0deg Draft Angle: 0deg Draft type: Round 选中Rectangle1

Edit > Duplicate > Along Line （X,Y,Z）>（ 0, 0, 0） （dX,dY,dZ）>（0, 0, 1.925） Total Number: 3

选中Rectangle1, Rectangle1_1, Rectangle1_2

Edit > Duplicate > Along Line （X,Y,Z）>（ 0, 0, 0） （dX,dY,dZ）>（0, 5,0） Total Number: 3

将Rectangle1, Rectangle1_1和 Rectangle1_2重命名为：Coil_left, Coil_left_1, Coil_left_2

将中间柱上线圈重命名为：Coil_mid, Coil_ mid _1, Coil_ mid _2 将右边柱上线圈重命名为：Coil_right, Coil_ right _1, Coil_ right _2 将所有Coil的材料改为Copper

创建激励电流加载面（Create Section） 选中所有线圈

Modeler > Surface > Section 选中YZ平面

Modeler > Boolean > Separate Bodies Edit > Delete（删除多余的面）

将左边柱上的截面重命名为：Section1, Section2 , Section3 将中间柱上的截面命名为：Section4, Section5 , Section6 将右边柱上的截面命名为：Section7, Section8 , Section9

创建计算区域（Region） Draw > Region

2.设置激励（Assign Excitation）

选中左边柱上线圈截面：Section1, Section2 , Section3 Maxwell 3D> Excitations > Assign > Current Name: PhaseA Value: -0.5*Mag Type: Stranded

确认，弹出Add Variable窗口 Variable：Mag > Value: 30A

选中中间柱上线圈截面：Section4, Section5 , Section6 Maxwell 3D> Excitations > Assign > Current Name: PhaseB Value: Mag Type: Stranded

选中右边柱上线圈截面：Section7, Section8 , Section9 Maxwell 3D> Excitations > Assign > Current Name: PhaseC Value: -0.5*Mag Type: Stranded

3.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup

最大迭代次数： Maximum number of passes ： 10 误差要求： Percent Error: 1%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 30% 设置非线性残差：nonlinear residual: 0.001

4.设置计算参数（Assign Executive Parameter） 设置参数Matrix1

Maxwell > Parameters > Assign > Matrix 弹出Matrix 窗口

在Setup子菜单下，include栏中确认打钩

在Post Processing子菜单下，Turns栏中全部改为30 选中PhaseA_1, PhaseA_2, PhaseA_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseA

选中PhaseB_1, PhaseB_2, PhaseB_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseB

选中PhaseC_1, PhaseC_2, PhaseC_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseC 如下图所示：

每个线圈有30匝，在同一个柱上的3个线圈是串联连接。 设置参数Matrix2

Maxwell > Parameters > Assign > Matrix 弹出Matrix 窗口

在Setup子菜单下，include栏中确认打钩

在Post Processing子菜单下，Turns栏中全部改为15 选中PhaseA_1, PhaseA_2, PhaseA_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseA

选中PhaseB_1, PhaseB_2, PhaseB_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseB

选中PhaseC_1, PhaseC_2, PhaseC_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseC Branches全部改为3 如下图所示：

每个线圈有15匝，在同一个柱上的3个线圈是串联连接。

5. Check & Run

6. 查看结果

Parameters > Matrix>(点击右键)选择：View Solution

继续仿真（根据模型的对称特点重新建模）

1.创建对称模型

右键点击Project Manager窗口中的MaxwellDesign1 Copy

右键点击Project Manager窗口中的inductance Paste

拷贝了原工程

Ctrl+A选中所有物体

将原模型以YZ平面为对称面劈开，保留X轴正半轴的部分。 Modeler > Boolean > Split Split Plane : YZ

Keep Fragments: Positive side Split Objects: Split entire selection

2.修改计算区域 Draw > Region +X: 800 -X: 0

3.设置激励

将模型旋转到Split面朝外

按“f”键，切换选择方式为：面选择 选中最右边的线圈截面

Maxwell > Excitations > Assign > Current

Base Name: PhaseA_in Value: -0.5*Mag Type: Stranded

选中最右边线圈的另一截面：

Maxwell > Excitations > Assign > Current Base Name: PhaseA_out Value: -0.5*Mag Type: Stranded

点击 Swap Direction ，保证电流的方向是流出截面。

选中中间的线圈截面

Maxwell > Excitations > Assign > Current Base Name: PhaseB_in Value: Mag Type: Stranded

选中中间线圈的另一截面：

Maxwell > Excitations > Assign > Current Base Name: PhaseB_out Value: Mag Type: Stranded

点击 Swap Direction，保证电流的方向是流出截面。

选中最左边的线圈截面

Maxwell > Excitations > Assign > Current Base Name: PhaseC_in Value: -0.5*Mag Type: Stranded

选中最左边线圈的另一截面：

Maxwell > Excitations > Assign > Current

Base Name: PhaseC_out Value: -0.5*Mag Type: Stranded

点击 Swap Direction ，保证电流的方向是流出截面。 激励设置完毕

4.设置计算参数（Assign Executive Parameter） Maxwell > Parameters > Assign > Matrix 弹出Matrix 窗口

在Setup子菜单下，include栏中确认打钩

在Post Processing子菜单下，Turns栏中全部改为30 选中PhaseA_in_1, PhaseA_ in_2, PhaseA_ in_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseA

选中PhaseB_ in_1, PhaseB_ in_2, PhaseB_ in_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseB

选中PhaseC_ in_1, PhaseC_ in_2, PhaseC_ in_3 点击按键：Group -> 将Group名改为PhaseC 5. Check & Run

6. 查看结果

Parameters > Matrix>(点击右键)选择：View Solution

计算结果为原来的一半，因为模型也是原来的一半。

6. 永磁体磁化方向设置：局部坐标系的使用

绘制4个同样形状的环状永磁体，对其设置不同的磁化方向，显示每个永磁体磁环的磁场分布。

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as> Magnet（工程命名为“Magnet”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Magnetostatic 右键点击项目管理器中的MaxwellDesign1，重命名为Ring01

创建第1个磁环

Draw > Regular Polyhedron（创建多边形柱体1） 输入center position： （X,Y,Z）: （0, 0, -4） 输入圆柱体的半径和高度： （dX,dY, dZ）: （40, 0, 8） Number of segments ：36

将RegularPolyhedron1重命名为Ring01_1，颜色改为blue

Draw > Regular Polyhedron（创建多边形柱体2） 输入center position： （X,Y,Z）: （0, 0, -4） 输入圆柱体的半径和高度： （dX,dY, dZ）: （30, 0, 8） Number of segments ：36

将RegularPolyhedron1重命名为Hole

选中Ring01_1和Hole（用Ring01_1减去Hole，得到圆环柱） Modeler >Boolean > Subtract Blank Parts: Ring01_1 Tool Parts: Hole

2. 设置磁环Ring01_1的材料 选中Ring01_1

Assign Material Add Material

Material Name Mag01

Material Coordinate System Cylindrical Magnitude -837000 R Component 1

Ring01_1磁环以全局坐标系Global的Z轴为对称轴，其磁化方向以Z轴为轴心线，向外沿半径方向发散。

创建第2个磁环 选中Ring01_1

右键：Edit > Duplicate >Along Line （X,Y,Z）：（0,0,0）

（dX,dY,dZ）：（120,0,0） Total Number: 2

将Ring01_1_1重命名为：Ring01_2

创建局部坐标系：RelativeCS_Mag01_2

Modeler > Coordinate System > Create > Relative CS > Offset （X,Y,Z）：（120,-50,0）设置局部坐标系的坐标原点

双击Coordinate Systems栏下的RelativeCS1，将其重命名为：RelativeCS_Mag01_2

选中Ring01_2

鼠标右键点击，Edit > Properties

将Ring01_2磁环的工作坐标系改为局部坐标系RelativeCS_Mag01_2：

Ring01_2磁环以局部坐标系RelativeCS_Mag01_2的Z轴为对称轴，磁化方向向外沿半径方向发散。

将工作坐标系切换回Global坐标：

Modeler > Coordinate System > Set Working > Global

创建磁环3和磁环4

选中Ring01_1和Ring01_2

右键：Edit > Duplicate >Along Line （X,Y,Z）：（0,0,0）

（dX,dY,dZ）：（0,120,0） Total Number: 2

将Ring01_1_1重命名为：Ring02_1 将Ring01_2_1重命名为：Ring02_2

创建Ring02_2磁环的局部坐标系：RelativeCS_Mag02_2 Modeler > Coordinate System > Create > Relative CS > Both （X,Y,Z）：（120,120,0）设置局部坐标系的坐标原点 设置坐标系的翻转：

（dX,dY,dZ）：（1, 0,0），Enter （dX,dY,dZ）：（0, 0,-1）, Enter

双击Coordinate Systems栏下的RelativeCS1，将其重命名为：RelativeCS_Mag02_2

将工作坐标系切换回Global坐标：

Modeler > Coordinate System > Set Working > Global

选中Ring02_2

鼠标右键点击，Edit > Properties

将Ring02_2磁环的工作坐标系改为局部坐标系RelativeCS_Mag02_2：

2. 设置磁环Ring02_1和Ring02_2的材料 选中Ring02_1和Ring02_2 鼠标右键：Assign Material Clone Material

Material Name: Mag02

Material Coordinate System: Cylindrical Magnitude: -837000 R Component: 0 Z Component: 1

Ring02_1沿全局坐标系Global的Z轴方向磁化。

Ring02_2沿局部坐标系RelativeCS_Mag02_2的Z轴方向磁环。

3. 创建计算区域（Region）

将工作坐标系切换回Global坐标：

Modeler > Coordinate System > Set Working > Global Draw > Region

4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup

最大迭代次数： Maximum number of passes ： 10 误差要求： Percent Error: 3%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 30% 非线性残差：Nonlinear Residual: 0.01

5. Check & Run

6. 查看结果

绘出磁感应强度矢量图： Fields > B > B_Vector 调整矢量箭头： Scale子菜单 选中UseLimits Min： 0 Max： 1 Apply

Marker/Arrow子菜单 去除Map Size选项

调节Size滑标到其1/3处 Apply

Plots子菜单 选中 Uniform

将Spacing size 滑标移到最小 Min 3 Maxs 10 Apply.

7. Master/Slave边界使用实例：直流无刷电机内磁场计算

计算如下图所示四极无刷直流电机内的磁场分布。通过对比全模型和1/4模型的仿真，掌握匹配边界Master/Slave的用法。

一．全模型仿真 1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design File>Save as> Master_Slave

将设计名由Maxwell3DDesign1改为Full_Model_1

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Magnetostatic 创建电机模型

调用模型库中的现有模型

Draw > User Defined Primitive > Syslib > Rmxprt > SRMCore 电机的参数设计如下：

将模型名由SRMCore1改为Stator 将材料改为镍（nickel） 分离模型

全选所有模型Ctrl+A

Modeler > Boolean > Separate Bodies

将线圈重命名为按逆时针顺序改为Coil1，Coil2， Coil3， Coil4

创建线圈的电流加载面 选中4个线圈，得到线圈截面

Modeler > Surface > Section > XY Plane 分离线圈截面

Modeler > Boolean > Separate Bodies 删除多余的截面 Del

2.设置激励电流 选中所有截面

Maxwell > Excitations > Assign > Current Value ：100 Amps Type： Stranded

创建计算区域（Region） Draw > Region

Padding Percentage：10%

3.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）

Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup

最大迭代次数： Maximum number of passes ： 15 误差要求： Percent Error: 1%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 30%

4. Check & Run

5. 查看结果

Planes > Global: XY

Field Overlays > Fields > H > H_Vector >Done

二．1/4模型仿真

在Project manager栏下，选中Full_Model_1 > Copy > Paste 得到原设计的copy，重命名为Full_Model_2 Ctrl+A，选中所有模型 Modeler > Boolean > Split Split Plane > YZ

Keep Fragments > Positive Side Split Objects > Split entire selection

Modeler > Boolean > Split Split Plane > XZ

Keep Fragments > Positive Side Split Objects > Split entire selection

修改Region区域

旋转模型，使XZ面朝外

按F键，将体选择改为面选择 选中XZ面

Assign Boundary > Master

选择New Vector

沿着Z轴正方向设置U Vector向量 起点（0，0，-20） 终点（0，0，20） 形成Master1面如下：

旋转模型，使YZ面朝外 选中YZ面

Assign Boundary > Slave

得到下图

Check & Run

查看结果

Planes > Global: XY

Field Overlays > Fields > H > H_Vector >Done

8. 涡流场分析实例

建立如下图所示的涡流分析模型

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as> Eddycurrent（工程命名为“Eddycurrent”） 选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> eddy current 改变作图单位Modeler > Units > Select Units: mm

创建铝板模型（stock） Draw > Box

Position： （0,0,0）

Box尺寸：（XSize, YSize, ZSize）>（294,294,19） 重命名为：stock Draw > Box

Position： （18,18 ,0）

Box尺寸：（XSize, YSize, ZSize）>（126,126,19） 重命名为：hole

CTRL +A，选中两Box模型 Modeler > Boolean > Subtract Blank Parts: stock Tool Parts: hole 得到铝板模型如下：

材料设置为Aluminum

创建线圈模型（coil） Draw > Box

Position： （119,25,49）

Box尺寸：（XSize, YSize, ZSize）>（150,150,100） 重命名为：coilhole

按 E 键，将体选择改为边选择

选中coilhole模型的4个竖边，如下图所示：

将所选边缘圆滑化 Modeler > Fillet Fillet 参数设置： 1. Fillet Radius: 25mm 2. Setback Distance: 0mm

Draw > Box

Position： （94,0,49）

Box尺寸：（XSize, YSize, ZSize）>（200,200,100） 重命名为：coil

按 E 键，将体选择改为边选择 选中coil模型的4个竖边， 将所选边缘圆滑化

Modeler > Fillet Fillet 参数设置： 1. Fillet Radius: 50mm 2. Setback Distance: 0mm 选中coil和coilhole模型

Modeler > Boolean > Subtract Blank Parts: coil Tool Parts: coilhole 得到coil模型如下： 将coil的材料改为copper

创建相对坐标系

Modeler > Coordinate System > Create >Relative CS > Offset 相对坐标偏置 X: 200, Y: 100, Z: 0

设置激励电流加载面 选中coil

Modeler > Surface > Section > XZ Modeler > Boolean > Separate Bodies

Del

2. 设置激励 选中线圈的截面

Maxwell 3D> Excitations > Assign > Current Name: Current1 Value: 2742 A Type: Stranded

设置涡流存在区域

Maxwell 3D > Excitations > Set Eddy Effects

创建计算区域（Region） Draw > Region

创建哑元Dummy

Dummy技术的优点：

只对所关心的局部区域进行加密剖分，提高该区域的计算精度，无需对整个区域进行加密，节约了计算资源。 将坐标系改为Global CS Draw > Box

Position： （-3,68,30）

Box尺寸：（XSize, YSize, ZSize）>（300,8,8） 重命名为：dummy 材料为真空

设置Dummy的剖分参数 选中Dummy

Maxwell > Mesh Operations > Assign > On Selection >Length Based. 不选Restrict Length of Elements 选中Restrict the Number of Elements Maximum Number of Elements：1000

Select the menu item Maxwell>Analysis Setup > Apply Mesh Operations

3.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup

最大迭代次数： Maximum number of passes ： 10 误差要求： Percent Error: 2%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 50%

设置激励源的频率 Solver > Adaptive Frequency: 200 Hz

4. Check & Run

5.查看结果

使用Calculator计算器

绘出线段A（0，72，34），B（288，72，34）上的磁感应强度B的Z向分量实部值

设置Global CS为工作坐标系 Draw > Line

Select the menu item Draw > Line 输入起点：X: 0.0, Y: 72.0, Z: 34.0 Enter

输入终点：X: 288.0, Y: 72.0, Z: 34.0 Enter

将线段重命名为：FieldLine

计算B的z向分量实部

Maxwell 3D> Fields > Calculator Quantity: B

Vector: Scal? > Scalar Z General: Complex > Real Smooth Number Type: Scalar Value: 10000 OK

General: * 点击Add

输入Named Expression：Name: Bz_real Done

Maxwell 3D > Results > Create Fields Report > Rectangular plot 设置如下图：

点击New Report

绘出stock中的涡流辐值分布： 选中stock

Maxwell 3D > Fields > Fields > J > Mag_J