Ansoft Maxwell作為世界著名的商用低頻電磁場(chǎng)有限元軟件之一，在各個(gè)工程電磁領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。它基于麥克斯韋微分方程，采用有限元離散形式，將工程中的電磁場(chǎng)計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)辇嫶蟮木仃嚽蠼猓�在保證其計(jì)算的準(zhǔn)確性和快捷性的前提下，新版軟件在操作界面上做了極大的調(diào)整，更加符合Windows操作習(xí)慣，其中工程樹(shù)和右鍵菜單都給使用者耳目一新的感覺(jué)。除了界面上的創(chuàng)新，新版Ansoft還具有分布式計(jì)算和并行計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，以從容面對(duì)日益增大的仿真模型，此外還添加了瞬態(tài)電磁計(jì)算等新功能。Ansoft不僅可以對(duì)單個(gè)電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，還可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真。作為我國(guó)引入較早的一款電磁場(chǎng)有限元軟件，其使用領(lǐng)域遍及電器、機(jī)械、石油化工、汽車(chē)、冶金、水利水電、航空航天、船舶、電子、核工業(yè)、兵器等眾多行業(yè)，為各領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程應(yīng)用做出了巨大的貢獻(xiàn)。

本書(shū)全面系統(tǒng)地介紹Ansoft Maxwell 12的基本使用方法。本書(shū)共分為三篇：第1篇介紹二維有限元基本原理，接著按照功能模塊分類(lèi)的形式以及各個(gè)模塊的應(yīng)用范圍配備實(shí)際的工程模型，盡量做到將復(fù)雜的軟件應(yīng)用與工程實(shí)例相結(jié)合。其中包括二維模型建立、靜磁場(chǎng)、渦流場(chǎng)、瞬態(tài)磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)和交直流傳到電場(chǎng)等內(nèi)容。第2篇介紹三維電磁場(chǎng)的應(yīng)用，同樣結(jié)合三維實(shí)際工程模型，將難以理解的三維電磁理論通過(guò)Step by Step的方式進(jìn)行描述，本書(shū)的例程都來(lái)自工程和科研的實(shí)踐，一改實(shí)例簡(jiǎn)單且與實(shí)際工程脫節(jié)的現(xiàn)狀。第3篇介紹RMxprt旋轉(zhuǎn)電機(jī)分析專(zhuān)家模塊，該模塊能分析較多的電機(jī)種類(lèi)，通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的一臺(tái)三相異步電機(jī)的分析，介紹RMxprt模塊的應(yīng)用。希望通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)，讀者不僅可以初步掌握Ansoft Maxwell 12，而且可以針對(duì)不同的實(shí)際問(wèn)題迅速準(zhǔn)確地建立其數(shù)值計(jì)算模型。

讀者對(duì)象

本書(shū)可作為理工科院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生學(xué)習(xí)Ansoft Maxwell 12版軟件的教材，也可作為廣大工程技術(shù)人員和科研工作者掌握Ansoft Maxwell 的參考書(shū)。

本書(shū)特色

? 本書(shū)的基礎(chǔ)和實(shí)例詳解并重，既是Ansoft Maxwell 12初學(xué)者的學(xué)習(xí)教材，也可作為對(duì)Ansoft Maxwell 12有一定了解的用戶(hù)制定工程問(wèn)題分析方案、精通高級(jí)前后處理與求解技術(shù)的參考書(shū)。

? 注重理論和實(shí)際相結(jié)合，書(shū)中的例子均是來(lái)自實(shí)際應(yīng)用。有限元軟件的應(yīng)用難點(diǎn)是如何將實(shí)際工程分解成各個(gè)對(duì)應(yīng)的Ansoft分析模塊，通過(guò)分析各個(gè)功能模塊中的模型，將復(fù)雜的實(shí)際工程模型轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的問(wèn)題。

? 有限元軟件的使用有一定的技巧，而使用技巧的積累需要經(jīng)驗(yàn)積累，筆者將許多應(yīng)用技巧融匯于工程實(shí)例中，通過(guò)潛移默化的方式使讀者在學(xué)習(xí)過(guò)程中更規(guī)范、更準(zhǔn)確地應(yīng)用Ansoft來(lái)實(shí)現(xiàn)分析。

? 在本書(shū)例子的選取方面，盡量采用實(shí)際生產(chǎn)領(lǐng)域中的模型，以往的軟件學(xué)習(xí)書(shū)籍多采用自帶模型，這類(lèi)模型雖能描述主要功能，但多與實(shí)際工程脫節(jié)。本書(shū)一改這種寫(xiě)作風(fēng)格，將高深的學(xué)術(shù)理論弱化，突出Ansoft在實(shí)際中的應(yīng)用過(guò)程，側(cè)重于利用Ansoft協(xié)助分析和解決問(wèn)題。

? 本書(shū)中所有的例子都可以按照書(shū)中給出的步驟實(shí)現(xiàn)，本書(shū)的模型和結(jié)果文件也隨書(shū)光盤(pán)一起贈(zèng)送，以最大限度地提高讀者的學(xué)習(xí)效率。

分工與致謝

本書(shū)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)的趙博和張洪亮共同編寫(xiě)，具體分工如下：趙博負(fù)責(zé)本書(shū)的框架構(gòu)思及第1、3、6～8和10～12章的編寫(xiě)和統(tǒng)稿工作，張洪亮編寫(xiě)本書(shū)的第2、4、5、9章，最后還需要感謝http://www.simol.cn西莫論壇中的各位朋友，書(shū)中的一部分例子出自西莫論壇。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，參與具體工作的還有：陳洪軍、余偉煒、王呼佳、許志清、劉軍華、夏惠軍、張賽橋、張代全、萬(wàn)雷、王斌、江廣順、李強(qiáng)、吳志俊、余松、郭敏、董茜、陳鯤、王曉。最后還要感謝中國(guó)水利水電出版社老師的辛苦努力，正是他們辛苦的付出，才使本書(shū)能在第一時(shí)間和讀者見(jiàn)面。

由于時(shí)間倉(cāng)促，作者水平有限，書(shū)中錯(cuò)誤、紕漏之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

 

前言
第1篇  Ansoft二維分析技術(shù)
 
第1章  Maxwell 2D快速上手 2
1.1  初識(shí)Maxwell 2D的界面環(huán)境 2
1.2  Maxwell 2D的模型繪制 4
1.2.1  曲線(xiàn)模型的繪制 5
1.2.2  曲面模型的繪制 9
1.3  Maxwell 2D的材料管理 11
1.3.1  常用硅鋼片材料的添加 12
1.3.2  永磁材料的添加 16
1.4  Maxwell 2D的邊界條件和激勵(lì)源 18
1.4.1  Maxwell 2D的邊界條件 18
1.4.2  Maxwell 2D的激勵(lì)源設(shè)置 24
1.5  Maxwell 2D的網(wǎng)格剖分和求解設(shè)置 31
1.5.1  Maxwell 2D的網(wǎng)格剖分設(shè)置 31
1.5.2  Maxwell 2D的求解設(shè)置 35
1.6  Maxwell 2D的后處理操作流程 40
1.6.1  求解場(chǎng)圖的查看 40
1.6.2  路徑上場(chǎng)量的查看 43
1.6.3  場(chǎng)計(jì)算器的應(yīng)用 44
1.7  本章小結(jié) 46
第2章  二維電磁場(chǎng)理論和有限元基礎(chǔ) 47
2.1  二維電磁場(chǎng)基本理論 47
2.1.1  麥克斯韋方程 47
2.1.2  位函數(shù)及其微分方程 48
2.1.3  電磁場(chǎng)中的邊界條件 50
2.2  二維有限元計(jì)算方法 51
2.2.1  二維有限元法 51
2.2.2  電磁場(chǎng)求解后處理 55
2.3  Maxwell 2D靜磁場(chǎng)分析 56
2.3.1  靜磁分析理論 56
2.3.2  磁鏈與電感矩陣的計(jì)算 57
2.3.3  靜磁力和力矩的計(jì)算 59
2.4  Maxwell 2D渦流場(chǎng)分析 59
2.4.1  渦流分析理論 59
2.4.2  渦流與集膚效應(yīng) 60
2.4.3  渦流分析中的阻抗矩陣 61
2.4.4  渦流分析中的力和力矩 63
2.5  Maxwell 2D瞬態(tài)磁分析 64
2.5.1  瞬態(tài)磁分析理論 64
2.5.2  鉸鏈導(dǎo)體 64
2.5.3  實(shí)體導(dǎo)體 65
2.6  認(rèn)識(shí)Ansoft電磁場(chǎng)求解器 65
2.7  本章小結(jié) 67
第3章  Ansoft二維電場(chǎng)分析 68
3.1  二維靜電場(chǎng)（Electrostatic）應(yīng)用 68
3.1.1  工程模型描述 68
3.1.2  電纜接口模型的前處理 69
3.1.3  電纜接頭模型的計(jì)算和后處理 76
3.2  交流傳導(dǎo)電場(chǎng)（AC Conduction）應(yīng)用 79
3.2.1  電纜接頭模型前處理 79
3.2.2  電纜接頭模型后處理 81
3.3  直流傳導(dǎo)電場(chǎng)（DC Conduction）應(yīng)用 83
3.3.1  電纜接頭模型前處理 84
3.3.2  電纜接頭模型后處理 87
3.4  本章小結(jié) 90
第4章  二維穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)的求解 91
4.1  永磁同步電機(jī)靜磁場(chǎng)分析實(shí)例 91
4.1.1  問(wèn)題描述 91
4.1.2  創(chuàng)建項(xiàng)目 91
4.1.3  構(gòu)建幾何模型 95
4.1.4  材料定義及分配 104
4.1.5  激勵(lì)源與邊界條件定義及加載 109
4.1.6  求解選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定 111
4.1.7  后處理 113
4.1.8  保存結(jié)果退出 118
4.2  感應(yīng)電機(jī)渦流場(chǎng)分析實(shí)例 119
4.2.1  問(wèn)題描述 119
4.2.2  創(chuàng)建項(xiàng)目 119
4.2.3  構(gòu)建模型 119
4.2.4  材料屬性分配 123
4.2.5  激勵(lì)與邊界條件 124
4.2.6  求解設(shè)定 126
4.2.7  求解觀(guān)察 127
4.2.8  結(jié)果保存 129
4.3  本章小結(jié) 129
第5章  二維瞬態(tài)磁場(chǎng)的分析 130
5.1  無(wú)刷直流電機(jī)空載瞬態(tài)磁場(chǎng)分析實(shí)例 130
5.1.1  問(wèn)題描述 130
5.1.2  創(chuàng)建項(xiàng)目 131
5.1.3  創(chuàng)建電機(jī)幾何模型 131
5.1.4  材料定義及分配 135
5.1.5  激勵(lì)源與邊界條件定義及加載 137
5.1.6  運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)設(shè)置 141
5.1.7  求解選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定 142
5.1.8  求解及后處理 144
5.1.9  保存結(jié)果退出 153
5.2  無(wú)刷直流電機(jī)負(fù)載瞬態(tài)磁場(chǎng)分析實(shí)例 153
5.2.1  問(wèn)題描述 153
5.2.2  控制電壓電路設(shè)置 154
5.2.3  電機(jī)驅(qū)動(dòng)主回路電路設(shè)置 159
5.2.4  電機(jī)電路設(shè)置 163
5.2.5  電路與有限元連接 166
5.2.6  機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)置 168
5.2.7  機(jī)械穩(wěn)態(tài)后處理 169
5.2.8  機(jī)械瞬態(tài)后處理 171
5.2.9  保存結(jié)果退出 174
5.3  圓筒直線(xiàn)永磁電機(jī)瞬態(tài)磁場(chǎng)分析實(shí)例 174
5.3.1  問(wèn)題描述 175
5.3.2  創(chuàng)建項(xiàng)目 175
5.3.3  創(chuàng)建電機(jī)幾何模型 176
5.3.4  材料定義及分配 179
5.3.5  激勵(lì)源與邊界條件定義及加載 180
5.3.6  運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)設(shè)置 183
5.3.7  求解選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定 184
5.3.8  求解及后處理 186
5.3.9  保存結(jié)果退出 189
5.4  本章小結(jié) 189
 
第2篇  Ansoft三維電磁場(chǎng)的應(yīng)用
 
第6章  Maxwell 3D使用基礎(chǔ) 192
6.1  Maxwell 3D的模型繪制 192
6.1.1  實(shí)體模型的繪制 192
6.1.2  實(shí)體模型的繪制 195
6.2  Maxwell 3D的求解器和材料庫(kù) 201
6.3  Maxwell 3D的激勵(lì)源和邊界條件 201
6.4  Maxwell 3D的網(wǎng)格剖分和求解設(shè)置 207
6.5  Maxwell 3D的后處理操作 211
6.5.1  三維物體內(nèi)的場(chǎng)圖繪制 211
6.5.2  已知路徑上的場(chǎng)圖繪制 214
6.6  本章小結(jié) 215
第7章  三維電磁場(chǎng)有限元基礎(chǔ) 216
7.1  三維網(wǎng)格剖分單元和系數(shù)矩陣建立 216
7.1.1  三維網(wǎng)格剖分單元類(lèi)型 216
7.1.2  四面體單元類(lèi)型的基函數(shù) 217
7.1.3  基于四面體單元的系數(shù)矩陣 220
7.2  三維電磁場(chǎng)計(jì)算原理 221
7.2.1  三維電場(chǎng)計(jì)算原理 221
7.2.2  三維靜磁場(chǎng)計(jì)算原理 221
7.2.3  三維渦流場(chǎng)計(jì)算原理 222
7.2.4  三維瞬態(tài)場(chǎng)計(jì)算原理 223
7.3  本章小結(jié) 224
第8章  Ansoft三維電場(chǎng)應(yīng)用 225
8.1  三維靜電場(chǎng)的使用 225
8.1.1  三維模型的繪制 225
8.1.2  激勵(lì)源和邊界條件設(shè)定 228
8.1.3  剖分和求解設(shè)定 229
8.1.4  靜電場(chǎng)后處理場(chǎng)圖查看 230
8.2  三維直流傳導(dǎo)電場(chǎng)使用 231
8.3  三維瞬態(tài)電場(chǎng)的使用 236
8.3.1  三維實(shí)體模型繪制 236
8.3.2  激勵(lì)源設(shè)定和網(wǎng)格設(shè)定 237
8.3.3  求解設(shè)定和后處理 240
8.4  本章小結(jié) 243
第9章  三維靜磁場(chǎng)應(yīng)用 244
9.1  平板型直線(xiàn)永磁電機(jī)3D靜磁場(chǎng)分析 244
9.1.1  問(wèn)題描述 244
9.1.2  創(chuàng)建項(xiàng)目 245
9.1.3  創(chuàng)建電機(jī)幾何模型 245
9.1.4  材料定義及分配 249
9.1.5  激勵(lì)源與邊界條件定義及加載 251
9.1.6  求解選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定 252
9.1.7  后處理 254
9.2  三維靜磁場(chǎng)中的參數(shù)化求解 259
9.2.1  三維線(xiàn)圈參數(shù)建模 260
9.2.2  三維線(xiàn)圈參數(shù)化激勵(lì)源施加 262
9.2.3  三維線(xiàn)圈材料給定 263
9.2.4  三維線(xiàn)圈參數(shù)化求解 264
9.2.5  三維線(xiàn)圈電感參數(shù)計(jì)算結(jié)果 266
9.3  本章小結(jié) 266
第10章  Ansoft三維渦流場(chǎng)應(yīng)用 267
10.1  鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)三維模型建立 267
10.1.1  問(wèn)題描述 267
10.1.2  三維鼠籠電機(jī)模型建立 267
10.1.3  在Maxwell 3D界面內(nèi)建模 268
10.1.4  使用自帶快速建模工具建模 277
10.1.5  利用三維機(jī)械CAD軟件建模 283
10.2  鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)材料和激勵(lì)添加 285
10.2.1  三維鼠籠電機(jī)材料的添加 285
10.2.2  三維鼠籠電機(jī)激勵(lì)源和邊界條件 290
10.3  鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)和求解設(shè)置 296
10.4  鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)計(jì)算結(jié)果及后處理 297
10.5  本章小結(jié) 302
第11章  Ansoft三維瞬態(tài)磁場(chǎng)應(yīng)用 303
11.1  電磁失電制動(dòng)器三維實(shí)體建模 303
11.1.1  電磁失電制動(dòng)器工作背景 303
11.1.2  電磁失電制動(dòng)器三維模型建立 304
11.2  電磁失電制動(dòng)器材料和激勵(lì)給定 311
11.3  電磁失電制動(dòng)器剖分和求解設(shè)定 320
11.4  電磁失電制動(dòng)器瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果 325
11.5  本章小結(jié) 328
 
第3篇  Ansoft旋轉(zhuǎn)電機(jī)分析
 
第12章  RMxprt電機(jī)性能分析 330
12.1  RMxprt在三相異步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用 330
12.1.1  工程模型描述 331
12.1.2  RMxprt使用前的準(zhǔn)備工作 332
12.1.3  Y160M-4電機(jī)的參數(shù)設(shè)定 333
12.1.4  Y160M-4電機(jī)的仿真設(shè)定 344
12.1.5  Y160M-4電機(jī)的計(jì)算及結(jié)果察看 345
12.2  RMxprt與Maxwell 2D/3D的耦合 348
12.2.1  RMxprt導(dǎo)入至Maxwell 2D有限元模快 349         
12.2.2  RMxprt導(dǎo)入至Maxwell 3D有限元模塊 351
12.3  RMxprt模塊下的參數(shù)分析 352
12.4  本章小結(jié) 359

1. ANSYS SpaceClaim直接建模指南與CAE前處理應(yīng)用解析 [王偉達(dá) 黃志新 李苗倩 編著]
2. FLUENT工程技術(shù)與實(shí)例分析 [周俊杰 徐國(guó)權(quán) 張華俊]
3. Ansoft HFSS磁場(chǎng)分析與應(yīng)用實(shí)例 [曹善勇 編著]