ANSYS Maxwell 是業界領先的電磁場模擬軟件，用于設計和分析電動機、驅動器、傳感器、變壓器和其他電磁和機電設備。采用 Maxwell，您可以精確地表征機電組件的非線性、瞬態運動及其對驅動電路和控制系統設計的影響。通過利用 Maxwell 先進的電磁場解算器并將其無縫連接到集成電路和系統模擬技術，您可以在構建硬件原型之前，就早早地了解機電系統的性能。這種虛擬電磁實驗室帶來重要的競爭優勢，加快上市時間、降低成本并提高系統性能。
Maxwell 包括以下解算器：
具有剛體運動的磁性瞬態
交流電磁
靜磁
靜電
直流導通
電瞬態
用于電機和變壓器的專業設計界面
ANSYS Simplorer Entry（電路和系統模擬）
電機的結構非常復雜，其設計和仿真并不容易，仍然需要大量的手工操作。于是，ANSYS中國技術團隊在新版本功能改進的基礎上，針對客戶常用的一些功能，開發了一些便捷易用的通用腳本程序，增強軟件的易用性，減少建模和后處理的手工操作，減輕用戶工程師的負擔，為您的電機設計工具裝上加速器，大大提高電機設計和仿真的效率。
ANSYS Maxwell 能力
低頻電磁場仿真
ANSYS Maxwell 是一款頂尖的低頻電磁場仿真解決方案，使用高度精確的有限元方法來解算靜態、頻域和時變電磁場和電場。Maxwell 為您的電磁和機電設備提供了完整的設計流程，納入各種類型的解決方案。
ANSYS Maxwell 附帶的求解器：
· 磁性瞬態 — 非線性分析：
o 剛體運動—旋轉、平移、非柱形旋轉
o 外部電路耦合
o 永磁退磁分析
o 磁芯損耗計算
o 包括依賴二維和三維制造工藝的層疊建模
o 依賴永久磁鐵退磁的不可逆溫度
o 磁性矢量滯后
o 二維╱三維的磁阻建模
· 交流電磁 — 分析受趨膚╱鄰近效應、渦流╱位移電流影響的設備
· 靜磁 —生成自動等效電路模型的非線性分析
· 電場 — 生成自動等效電路模型的瞬態、靜電╱電流分析
自適應網格生成
Maxwell 的一個關鍵優點是其自適應網格劃分技術，您只需指定幾何形狀、材料屬性和期望的輸出，即可獲得準確的解決方案。網格生成過程使用高度穩健的體積網格生成技術，并且包括多線程功能，減少了內存使用量，并縮短求解時間。這種成熟的技術消除了構建和精細化有限元網格的復雜性，并使高級數值分析適用于貴組織的所有級別。
高性能計算
將 ANSYS 電子 HPC 許可證加入 Maxwell，開創了一個更大、更快且更精確的仿真世界。ANSYS 遠遠不止是簡單的硬件加速，還提供開創性的數值求解器和 HPC 方法。這些方法針對單個多核機器進行了優化，并且可以擴展，以便充分利用整個集群的優勢。
時間分解方法
時間分解方法為電動機、平面磁性元件和電力變壓器所需的全瞬態電磁場仿真提供計算能力和速度。這項專利待審技術使您能夠同時而不必依次解決所有時間步長，同時在多核、聯網計算機和計算集群上分布時間步。結果帶來模擬能力和速度的顯著提高。
多線程
利用單臺計算機上的多核，縮短解算時間。多線程技術加快了初始網格生成、直接和迭代矩陣求解，以及場復原。
光譜分解方法
大多數電磁仿真都要求提供 RLC 參數、扭矩和損耗等結果。光譜分解在并行計算核心中分配多頻率的解，從而加速頻率掃描。您可以將這一方法與多線程結合使用。多線程加速提高每個單獨頻率點的提取，而光譜分解并行執行許多頻率點。
多域系統建模
Simplorer 是一個強大的平臺，可為系統級別數字原型建模并進行仿真和分析，集成了 ANSYS Maxwell、ANSYS HFSS、ANSYS SIwave 和 ANSYS Q3D Extractor。Simplorer 支持您驗證和優化軟件控制型多域系統的性能。Simplorer 具有靈活的建模功能，并與 ANSYS 3D 物理仿真緊密集成，廣泛支持裝配和仿真系統級物理模型，幫助您進行概念設計、詳細分析和系統驗證。Simplorer 適用于電力驅動系統設計、發電、電力轉換、蓄電和配電應用以及 EMI/EMC 研究和通用多域系統優化與驗證。
功能：
· 電路仿真
· 框圖仿真
· 狀態機仿真
· VHDL-AMS 仿真
· 集成化圖形建模環境
· 電源電子設備和模塊表征
· 與 MathWorks Simulink 協同仿真
模型庫：
· 模擬和電源電子產品組件
· 控制模塊和傳感器
· 機械組件
· 液壓組件
· 數字和邏輯模塊
應用特定庫：
· 航天電子網絡
· 電動車輛
· 電力系統
· 特色制造商組件
· 降階建模
多物理場
Maxwell 的電磁場求解器通過 ANSYS Workbench 連接到完整的 ANSYS 工程組合。通過將電磁場解與其他求解器耦合，您可以檢查耦合物理現象，實現最高保真解決方案，從而消除可靠性問題，并設計安全有效的產品。ANSYS 平臺管理物理解決方案之間的數據傳輸，并處理求解器交互，因此您可以輕松地設置和分析復雜的耦合物理行為，例如：
· 電磁結構，帶有變形網格反饋
· 電磁結構，帶有磁性能的應力和應變反饋
· 電磁-流體
· 電磁-結構-流體
· 電磁-結構動力學-聲學
噪音、振動和粗糙度
ANSYS Maxwell 配備新功能，可實現對電機和變壓器的噪聲、振動和粗糙度 (NVH) 分析。NVH 是一個重要的分析，混合動力/電動汽車、電器、商用變壓器以及其他應用（靜音運行作為重要設計參數的應用）中的馬達制造商都需要進行該分析。雙向瞬態磁致伸縮耦合能夠將磁致伸縮力添加到磁力中，并耦合到機械設計中，以預測噪音。
閱讀應用簡介 — 電機噪音和振動
Maxwell 為電機和功率轉換器提供了兩個專門的設計接口。
RMxprt ——旋轉電機
RMxprt 計算機器性能、進行初始尺寸決策，并在幾秒鐘內執行數百個“假設”分析。除了提供經典的馬達性能計算外，RMxprt 還自動生成幾何形狀、運動和機械設置、材料屬性、磁芯損耗、繞組和源設置，以便在 Maxwell 中進行詳細的有限元分析。此外，RMxprt 自動生成幾何形狀、相應的材料屬性分配、邊界和勵磁條件，以便在 ANSYS Icepak 中使用 CFD 進行詳細的電子冷卻仿真。
PExprt ——電子變壓器和電感器
PExprt 基于模板的變壓器和電感器接口可以根據電壓波形或轉換器輸入，自動創建設計。自動設計過程考慮了磁芯形狀、尺寸、材料、間隙、線材類型和量規的所有組合，以及纏繞策略，旨在優化磁性設計。PExprt 創建了Maxwell 模型，以便基于有限元分析評估磁性能。這使您能夠評估磁芯中的磁通密度和繞組中的電流密度分布等量值。
參數化和優化是仿真驅動的產品研發的關鍵驅動因素。參數分析讓您透徹理解基于設計變量的設計空間，以便做出更好的工程決策。優化算法讓軟件能夠自動找到更好的設計。Maxwell 提供的參數化和優化功能包括：
參數分析
· 用戶指定的參數范圍和步數
· 自動分析參數排列
· 跨多個硬件平臺的自動作業管理，以及參數表和研究的數據重組
優化
· 用戶可選擇的成本函數和目標任務，包括：
o 擬牛頓法
o 順序非線性規劃 (SNLP)
o 整數序列順序非線性規劃
靈敏度分析
· 旨在確定對以下方面的靈敏度設計變化研究：
o 制造公差
o 材料屬性
調整
· 實時調整顯示和結果的用戶可控滑桿
統計分析
· 設計性能分布與參數值
高級電磁材料建模
能否準確預測電機的性能通常取決于其部件的工作溫度和負載歷史。采用 Maxwell 的高級材料建模功能，可以準確地計算這些影響。
矢量滯后
ANSYS Maxwell 采用矢量滯后模型準確地預測軟硬磁性材料和永久磁鐵的微小環路和損耗。該模型可說明各向同性和各向異性材料、層壓和非層壓結構，以及當磁性工作點記錄對該設備的性能具有顯著影響時，鐵磁材料的磁性行為。
考慮溫度特性的永久磁鐵
ANSYS Maxwell 的退磁分析功能使您能夠研究延伸到第三象限的永久磁鐵退磁特性。外部磁場和加熱可以改變永久磁鐵的磁性能，從而導致局部退磁。您可以結合這些影響，從而準確地確定機器的性能。
磁芯損耗
Maxwell 精確計算磁性材料中的磁芯損耗。由于材料供應商提供的原材料數據與實際操作條件下的實際材料性能之間存在差距，所以很難預測層壓元件和馬達組件中的電磁降解。Maxwell 基于可預測、可靠且易于使用的獨特算法，考慮了磁芯損耗效應的反饋。
磁致伸縮
基于 ANSYS Maxwell 和 ANSYS Mechanical 求解器之間的順序負載傳遞耦合，設計人員可對磁性與機械應力和應變密切相關的材料進行建模。這些影響在鐵磁芯中導致摩擦起熱，從而引起能量損失。該效應還導致變壓器中發出低沉的蜂鳴聲，這是由產生改變磁場的振蕩交流電流引起。同樣對于旋轉電機，阻力和作用在定子齒上的磁致伸縮產生的應力都是產生噪音的主要原因。
關于 IPM 馬達設計的 PM 退磁研究，圖解說明在考慮了磁場和熱負載效應引起的局部退磁之后，對于不同性能水平（扭矩曲線）的預測
電力變壓器疊片磁芯損耗分布和電磁條件導致的定子機座形變，具有相應的頻率響應可供進行聲學分析
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