在 Ansys Maxwell 中分析磁场

在 Ansys Maxwell 中分析磁场

分析磁场的能力对于理解电磁系统至关重要。Ansys Maxwell 为工程师提供了强大的工具，帮助他们探索磁场数据并从中提取有价值的见解。在本指南中，我将深入研究 Ansys Maxwell 中的几种基本技术和方法，以有效地分析磁场。本演示使用的模型是霍尔传感器，可在示例 ->Maxwell -> 传感器中找到

 

 

第 1 部分：绘制点、线、面和体积上的磁通密度。 

Ansys Maxwell 能够为您提供各种几何形状的磁场信息。这可以包括单个点、模型的一部分对象、穿过模型的线或平面等等。本节将介绍一些更常用的方法。

非模型对象（非模型区域）

非模型对象是 Ansys Maxwell 中的一项强大功能。您可以在求解模型之前或之后创建它们。这些对象可帮助您定义后期处理感兴趣的区域，让您无需更改初始模拟设置即可提取特定信息。这将包括点、线、平面或 3D 对象。要使对象成为非模型，请在创建几何体时取消选中以下框。 

 

 

即使在模拟完成后，您也可以创建非模型对象，当您尝试创建几何图形时，您将看到以下对话框： 

 

 
 

 

为特定点创建数据表

创建数据表可帮助您枚举特定点的 B 场强度。您可以按照以下方法实现此目的：

-在您想要的位置创建一个特定点。

 

-选择点后，右键单击“结果”并导航至“创建字段报告”->“数据表”

 

-生成一个数据表来记录该点的B场强度。 

 

 

-单击“新报告”查看结果。 

 

笔记： 

• Maxwell 可能会在创建数据表时提示您扫描参数。这可能会导致第一列看起来不合常规。如果您觉得这很令人困惑，请考虑使用以下替代方法获得直接结果。

利用现场标记

Ansys Maxwell 中的场标记具有多功能性。只需单击即可立即查看任何位置的场值。场标记提供了一种测量通量密度幅度的便捷方法。创建场图后即可创建标记， 

只需右键单击“字段叠加层”，然后导航至“字段”->“标记”->“添加标记”

单击您想要放置字段标记的点。 

将出现一个表格，其中列出每个标记的名称、位置和测量数量。

 

 

 

 

使用矩形图来绘制线段

可视化磁通密度幅度的一种方法是在模拟中在磁铁和车轮之间的所需位置画一条线。请按照以下步骤操作：

1. 打开您的 Ansys Maxwell 项目。
2. 选择“绘图”功能区
3. 选择“画线”图标
    
4. 如果存在解决方案，请在要求创建非模型对象的对话框中选择“是”。 
5. 选择线条的两个点，右键单击，然后选择“完成”。 
6. 在模型树中，选择您创建的线。现在右键单击结果，选择“创建字段报告”，然后选择“矩形图” 
    
7. 在“几何”下拉菜单中，选择您创建的线。 
8. 在“数量”类别中选择“Mag_B”
9. 选择“新报告”查看结果

 

笔记： 

-横坐标始终从 0 开始，到表示您所绘制的线的长度的值结束。 

-2023R2 版本无法在样条线上绘图。为此，请尝试 2​​022R2 或更早版本。 

在表面上绘制场 

最常见的磁场可视化方法之一是将磁场绘制为表面上的彩色图。这可以用于模型和非模型对象。 

• 首先创建一个非模型矩形。 

 

• 选定矩形后，右键单击“场覆盖”，然后导航至 Fields->B->Mag_B

  

• 在出现的框中，验证“数量”类别下是否选择了 Mag_B，然后按“完成”

  

B 场将绘制在您创建的矩形上。 

 

  

您可以对任何其他几何图形重复上述步骤。例如，这是在 hall_wheel 对象表面上绘制的 B 场： 

 

 

在体积中绘图

您可以创建 3D 对象并绘制其中的字段。 

首先在你感兴趣的区域周围创建一个非模型立方体

 

 

与之前一样，选中框后，右键单击“字段覆盖”并导航至“字段”->“B” 

这次选择 B_Vector： 

 

 

双击颜色键以调出可用于更改矢量的比例、间距、大小等的设置。 

 

 

 

 

 

第 2 部分：利用字段计算器

 

有时，您可能需要将 B 场分量 (x、y、z) 添加到数据表中。这些附加信息可以增强您的分析能力，并深入了解磁场。Ansys Maxwell 提供了一个强大的工具来实现这一点：场计算器。

Ansys Maxwell 中的场计算器是一款多功能工具，可让您执行与场量相关的各种计算。要打开场计算器：

• 点击 Maxwell3D 或 Maxwell2D 并选择 Fields->Calculator。
• 或者，右键单击项目树中的“字段覆盖”，然后从快捷菜单中选择“计算器”。此操作将打开“字段计算器”对话框。

 

场计算器具有一个计算器堆栈，可保存场量、函数或常数标量和矢量以及需要计算场量的几何体。您可以使用数学运算来处理这些量，在线、表面或子体积上积分，在各种几何体上绘制它们，并导出它们以供进一步分析。

计算 B 场的平均值和标准偏差

要计算某个表面上的平均 B 场：

• 打开字段计算器
• 在“命名表达式”框中，选择“B_Vector”并将其复制到堆栈
• 在“矢量”类别中，选择“Mag”
• 在“输入”类别中，选择“几何...”
• 选择您想要用于计算的几何图形。这可以是模型或非模型对象。
• 在“标量”类别中，选择平均值
• 最后，选择‘Eval’查看计算结果。

堆栈窗口应如下所示：

 

最上面的一行给出了我们在上一节中创建的矩形上的平均 B 场值。它采用默认的 B 场单位特斯拉。 

要计算标准差，请重复前面的步骤，但不选择“平均值”，而是选择“标准差”。