Maxwell方程

Maxwell仿真包括以下几个内容：

1， 新建工程project ，选择建立2D或3D模型。 2， 选择求解类型。 3， 绘制模型 4， 分配材料 5， 添加边界条件 6， 添加激励 7， 设置网格剖分 8， 设置求解参数 9， 求解设置

10，设置扫描变量

11，仿真及查看仿真结果。

一、建立工程 1，新建工程 第一种方法：双击Maxwell桌面快捷方式，打开maxwell。系统默认建立一个工程project1，可以选中该工程，右键》rename，修改工程名字，直接在此工程下操作。 第二种选择file》new，即新建一个工程。 2，打开已有工程

选择file》open，找到已有工程，选中，单击打开按钮，即可打开已有工程。 3，选择建立2D或3D模型

Project》insert 3D model design 插入3D模型。 Project》insert 2 D model design 插入2D模型。 （以3D模型仿真为例） 二、选择求解器类型

Maxwell求解器类型一共有六种，磁场求解器和电场求解器各三种。 磁场求解器为：静磁场（magnetostatic），涡流场（eddy current），瞬态场（trans

第二章 从Maxwell方程组到光波导理论

光是一种特殊波段的电磁波，它在波导中传输满足电磁场的基本方程——Maxwell方程组。这一章中，我们将从Maxwell方程组出发，建立光在波导中传输的电磁波理论与几何光学理论，进而讨论光在波导中的传输行为。

§2.1 Maxwell方程组

19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831~1879）在法拉第、高斯等人对电磁现象深入研究的基础上，加上他自己对电磁现象与力学的类比，提出了涡旋电场和位移电流假设，建立起一组完整的定量描述宏观电磁现象的基本方程，即著名的

Maxwell方程组。根据这组基本方程，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并指出光波就是波长极短的电磁波，从而使人类对光的本质的认识向前迈进了一大步，也在物理学发展史上建立了一座新的里程碑。迄今为止，除了光发射与吸收必须用量子理论才能圆满解释外，麦克斯韦的经典电磁理论仍是分析光波传输问题的理论基础。

2.1.1 Maxwell方程组

宏观电磁现象可以用电磁场来描述。真空中的电磁场由电场强度E和磁感应强度B来描

述。而为描述场对物质的作用，如光在透明介质中传播，则需再引入电位移矢量D和磁场强

度H。在电磁场中每一点

Maxwell使用要点

2015-3-26

一、安装

不要采用中文文件夹。

二、Maxwell环境内建模

1、在Maxwell环境内只能画直线、圆弧、圆等简单形状。

2、由线构造面

（1）构成面域的多个线段须闭合，形成面域的边界

闭合边界

（2）如果该闭合边界的线段是由多个线段组成，则须线合并成一体，然后转换成面域。 合并成一体：选中所有线段?Modeler?Boolean?Unite

转换成面域：选中所有线段?Modeler?Surface?Cover Lines

由多个线段构成

Unite成一体

Cover成面域

三、AutoCAD建模后导入Maxwell

1、在AutoCAD建模时，定转子圆心应取（0,0）点。如果模型不在（0,0）点，应采用带基点复制的方法，将模型的圆心移至（0,0）。 2、各个面域须自行封闭。

3、模型转换成面域。建模时，须保证构成面域的边界是可靠连接的。然后 绘图?面域，选择模型，按回车键，将所绘制的模型转换成面域。

转换成面域后，可以通过鼠标移动，删除、Undo，来检查模型的正确性。 4、输出.sat格式模型文件

文件?输出，选择ACIS(*.sat)文件类型，取合适的文件名，点击“保存”，框选要输出的模

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

Ansoft Maxwell 2D/3D 使用说明

目 录

第1章 Ansoft 主界面控制面板简介

第2章 二维（2D）模型计算的操作步骤

2.1 创建新工程 2

2.2 选择求解问题的类型 3

2.3 创建模型（Define Model） 4

2.4 设定模型材料属性（Setup Materials） 6

2.5 设定边界条件和激励源（Setup Boundaries/Sources） 8

2.6 设定求解参数（Setup Executive Parameters） 9

2.7 设定求解选项（Setup Solution Options） 10

2.8 求解(Solve) 10

2.9 后处理（Post Process） 11

2.10 工程应用实例 12

第3章 三维（3D）模型计算的操

三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析

本文所采用的电机是参照《Ansoft 12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机，并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。由于个人需要，对电机的参数有一定的修改，但是使用Y160M--4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。 1.1 Maxwell与Simplorer联合仿真的设置 1.1.1Maxwell端的设置

在Maxwell 2D模型中进行一下几步设置：

第一步，设置Maxwell和Simplorer端口连接功能。右键单击Model项，选择Set Symmetry Multiplier项，如图1.1所示，单击后弹出图1.2的对话框。

图1.1 查找过程示意图

图1.2 设计设置对话框

在对话框中，选择Advanced Product Coupling项，勾选其下的 Enable tr-tr link with Sim 。至此，完成第一步操作。

第二步，2D模型的激励源设置。单击Excitation项的加号，显示Phase A、 Phase B、Phase C各项。双击Phase A项，弹出如图1.3所示的对话框。

图1.3

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

1.训练后处理应用实例

本例中的涡流模型由一个电导率σ=106S/m，长度为100mm，横截面积为10×10m2的导体组成，导体通有幅值为100A、频率为60Hz、初始相位ф=120°的电流。

（一）启动Maxwell并建立电磁分析

1. 在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS Electromagnetic→ANSYS

Electromagnetic Suite 15.0→Windows 64-bit→Maxwell 3D命令，进入Maxwell软件界面。 2. 选择菜单栏中File→Save命令，将文件保存名为“training_post”

3. 选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框

(1) Magnetic:eddy current (2) 单击OK按钮

4. 依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成m，并单

击OK按钮。 （二）建立模型和设置材料

1. 依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=-5，Y=-5，Z=0，并按Enter键 在相对坐标栏中输入：dX=5，dY=5

Ansoft Maxwell 2D/3D 使用说明

目 录

第1章 Ansoft 主界面控制面板简介 第2章 二维（2D）模型计算的操作步骤

2.1 创建新工程 ????????????????????????? 2 2.2 选择求解问题的类型 ?????????????????????? 3 2.3 创建模型（Define Model）??????????????????? 4 2.4 设定模型材料属性（Setup Materials）?????????????? 6 2.5 设定边界条件和激励源（Setup Boundaries/Sources）??????? 8 2.6 设定求解参数（Setup Executive Parameters）?????????? 9 2.7 设定求解选项（Setup Solution Options）???????????? 10 2.8 求解(Solve) ????????????????????????? 10 2.9 后处理（Post Process）???????????????????? 11 2.10 工程应用实例 ???????????????????????? 12

Ansoft Maxwell 2D/3D 使用说明

目 录

第1章 Ansoft 主界面控制面板简介 第2章 二维（2D）模型计算的操作步骤

2.1 创建新工程 ????????????????????????? 2 2.2 选择求解问题的类型 ?????????????????????? 3 2.3 创建模型（Define Model）??????????????????? 4 2.4 设定模型材料属性（Setup Materials）?????????????? 6 2.5 设定边界条件和激励源（Setup Boundaries/Sources）??????? 8 2.6 设定求解参数（Setup Executive Parameters）?????????? 9 2.7 设定求解选项（Setup Solution Options）???????????? 10 2.8 求解(Solve) ????????????????????????? 10 2.9 后处理（Post Process）???????????????????? 11 2.10 工程应用实例 ???????????????????????? 12