Ansys Maxwell

Ansys Maxwell - это ведущее решение для моделирования низкочастотного электромагнитного поля, в котором используется высокоточный метод конечных элементов для расчета статических, частотных и изменяющихся во времени электромагнитных и электрических полей. Maxwell включает в себя широкий спектр типов решений для полного проектирования ваших электромагнитных и электромеханических устройств.

Решатели, входящие в состав Ansys Maxwell:

• Магнитный переходный процесс  - Нелинейный анализ с:
  • Жесткое движение - вращение, поступательное, нецилиндрическое вращение
  • Подключение внешних цепей
  • Анализ размагничивания постоянных магнитов
  • Расчет потерь в сердечнике
  • Моделирование ламинации, включая зависимость производственного процесса для 2D / 3D
  • Необратимая температурная зависимость от размагничивания постоянных магнитов
  • Магнитный векторный гистерезис
  • Магниторезистивное моделирование в 2D / 3D

• Электромагнитный ток переменного тока - Анализ устройств, подверженных воздействию эффектов близости, вихревых токов и смещений
• Магнитостатический- нелинейный анализ с автоматическим построением модели эквивалентной схемы
• Электрическое поле - Анализ переходных процессов, электростатики/тока с автоматическим построением модели эквивалентной схемы

Ключевым преимуществом Maxwell является его автоматическая адаптивная техника построения сетки, которая требует, чтобы вы указали только геометрию, свойства материала и желаемый результат для получения точного решения. В процессе создания сетки используется высоконадежная техника создания объемной сетки и возможность многопоточности, которая уменьшает объем используемой памяти и ускоряет время до решения. Эта проверенная технология устраняет сложность построения и уточнения сетки конечных элементов и делает расширенный численный анализ практичным для всех уровней вашей организации.

Добавление лицензии Ansys Electronics HPC к Maxwell открывает мир более масштабных, быстрых и точных симуляций. ANSYS выходит далеко за рамки простого аппаратного ускорения и предоставляет революционные численные решатели и методологии высокопроизводительных вычислений, которые оптимизированы для одноядерных машин и масштабируются для использования всех преимуществ кластера.

Высокопроизводительные вычисления в облаке Услуга ANSYS Cloud упрощает доступ и использование высокопроизводительных вычислений (HPC). Он был разработан в сотрудничестве с Microsoft Azure, ведущей облачной платформой для высокопроизводительных вычислений. Он был интегрирован в Ansys Electronics Desktop, поэтому вы можете получить доступ к неограниченной вычислительной мощности по требованию из среды проектирования. Для получения дополнительной информации посетите страницу Ansys Cloud

Метод временного разложения

Метод временного разложения обеспечивает вычислительную мощность и скорость для полного моделирования переходных процессов электромагнитного поля, необходимого для электродвигателей, планарных магнитов и силовых трансформаторов. Эта запатентованная технология позволяет решать все временные шаги одновременно, а не последовательно, распределяя шаги между несколькими ядрами, подключенными к сетке компьютеров и вычислительными кластерами. Результат - феноменальное увеличение возможностей и скорости моделирования.

Многопоточность

Воспользуйтесь преимуществом использования нескольких ядер на одном компьютере, чтобы сократить время решения. Технология многопоточности ускоряет создание начальной сетки, прямое и итеративное решение матриц и восстановление полей.

Метод спектрального разложения.

Для большинства электромагнитных симуляций требуются такие результаты, как параметры RLC, крутящий момент и потери. Спектральная декомпозиция распределяет многочастотное решение параллельно по вычислительным ядрам для ускорения развертки по частоте. Вы можете использовать этот метод в тандеме с многопоточностью. Многопоточность ускоряет извлечение каждой отдельной частотной точки, в то время как спектральная декомпозиция выполняет несколько частотных точек параллельно.

Simplorer - это мощная платформа для моделирования, симуляции и анализа цифровых прототипов на системном уровне, интегрированная с Ansys Maxwell, Ansys HFSS, Ansys SIwave и Ansys Q3D Extractor. Simplorer позволяет вам проверять и оптимизировать производительность ваших программно-управляемых многодоменных систем. Благодаря гибким возможностям моделирования и тесной интеграции с трехмерным физическим моделированием ANSYS, Simplorer обеспечивает широкую поддержку для сборки и моделирования физических моделей системного уровня, чтобы помочь вам объединить концептуальное проектирование, подробный анализ и проверку системы. Simplorer идеально подходит для проектирования электрифицированных систем, производства электроэнергии, преобразования, хранения и распределения электроэнергии, исследований EMI / EMC и общей оптимизации и проверки многодоменных систем.

Решатели электромагнитного поля Maxwell связаны через Ansys Workbench с полным портфелем инженерных решений Ansys. Объединив решение электромагнитного поля с другими решающими программами, вы можете исследовать связанные физические явления и достичь решения с высочайшей точностью для устранения проблем с надежностью и разработки безопасных и эффективных продуктов. Платформа ANSYS управляет передачей данных между физическими решениями и взаимодействует с решателями, поэтому вы можете легко настраивать и анализировать поведение сложных связанных физик, таких как:

• Электромагнитно-структурный с обратной связью из деформированной сетки
• Электромагнитно-структурный с обратной связью по напряжению и деформации на магнитные свойства
• Электромагнитные жидкости
• Электромагнитные конструкции и жидкости
• Электромагнитно – структурная динамика – акустика

Гармоническая силовая связь

Трехмерный решатель переходных процессов в Ansys Maxwell полезен для достижения целей по шуму, вибрации и жесткости (NVH) низкочастотных приложений, таких как электромобили, трансформаторы, тяговые приводы, насосы, вентиляторы, турбомашины и т. д. Solver поддерживает привязку объемных гармонических сил на основе элементов для многих низкочастотных приложений и улучшает их конструкцию в соответствии с рекомендациями по регулированию шума. Maxwell используется для электромагнитного моделирования переходных процессов для расчета сил, которые напрямую отображаются в Ansys Mechanical через Ansys Workbench для гармонического анализа. По желанию можно выполнить акустический анализ для изучения шума. Силы от Maxwell отображаются в виде векторов сил в объеме отдельных элементов сетки, что позволяет получить подробную и точную форму отображения. Это связано с тем, что отображение на основе элементов позволяет рассчитывать силы для отдельных элементов сетки, повышая точность.

Шум, вибрация и резкость

ANSYS Maxwell имеет новые важные возможности для анализа шума, вибрации и жесткости (NVH) электрических машин и трансформаторов. NVH - важный анализ, необходимый производителям двигателей, используемых в гибридных / электрических транспортных средствах, бытовой технике, коммерческих трансформаторах и других приложениях, где бесшумная работа является важным параметром конструкции. Двусторонняя переходная магнитострикционная связь позволяет добавлять магнитострикционные силы к магнитным силам и связывать их с механической конструкцией для прогнозирования акустического шума.

Maxwell включает два специализированных интерфейса проектирования для электрических машин и преобразователей энергии.

RMxprt - Вращающиеся электрические машины

RMxprt рассчитывает производительность машины, принимает первоначальные решения по размерам и выполняет сотни анализов «что, если» за считанные секунды. Помимо классических расчетов характеристик двигателя, RMxprt автоматически генерирует геометрию, движение и механическую настройку, свойства материала, потери в сердечнике, обмотку и настройку источника для подробного анализа методом конечных элементов в Maxwell. Кроме того, RMxprt автоматически генерирует геометрию, соответствующее задание свойств материала, границы и условия возбуждения для детального моделирования охлаждения электроники с помощью CFD в Ansys Icepak.

PExprt - Электронные трансформаторы и индукторы

Основанный на шаблоне интерфейс PExprt для трансформаторов и катушек индуктивности может автоматически создавать проект на основе формы волны напряжения или входов преобразователя. В процессе автоматического проектирования учитываются все комбинации форм сердечников, размеров, материалов, зазоров, типов и толщин проводов, а также стратегий намотки для оптимизации магнитной конструкции. PExprt создает модели Maxwell для оценки магнитных свойств на основе анализа методом конечных элементов. Это позволяет вам оценивать такие величины, как плотность потока в сердечнике и распределение плотности тока в обмотках.

Параметризация и оптимизация являются ключевыми инструментами для разработки продуктов на основе моделирования. Параметрический анализ обеспечивает полное понимание пространства проектирования на основе ваших проектных переменных, так что вы можете принимать лучшие инженерные решения. Алгоритмы оптимизации позволяют программному обеспечению автоматически находить лучшие проекты. Возможности параметризации и оптимизации, доступные в Maxwell, включают:

Точный прогноз производительности электрических машин часто зависит от рабочей температуры и истории нагрузки ее компонентов. Эти эффекты можно точно учесть с помощью расширенных возможностей моделирования материалов Maxwell.

Векторный гистерезис

ANSYS Maxwell использует модель векторного гистерезиса для точного прогнозирования незначительных петель и потерь для мягких и твердых магнитных материалов и постоянных магнитов. Модель учитывает как изотропные, так и анизотропные материалы, слоистые и неламиновые структуры, а также магнитное поведение ферромагнитных материалов, когда предыстория магнитных рабочих точек оказывает значительное влияние на характеристики таких устройств.

Температурно-зависимые постоянные магниты

Функции анализа размагничивания в ANSYS Maxwell позволяют исследовать характеристики размагничивания постоянных магнитов в третьем квадранте. Внешние магнитные поля и нагрев могут изменить магнитные свойства постоянных магнитов, что приведет к локальному размагничиванию. Вы можете комбинировать эти эффекты, чтобы точно определить производительность машины.

Core Loss

Maxwell точно рассчитывает потери в сердечнике в магнитных материалах. Электромагнитную деградацию ламинатных компонентов и узлов двигателя трудно предсказать из-за разрыва между данными о первичном материале, предоставленными поставщиком материала, и фактическими характеристиками материала в реальных условиях эксплуатации. Maxwell учитывает обратную связь о влиянии потерь в сердечнике на основе уникального алгоритма, который является предсказуемым, надежным и простым в использовании.

Магнитострикция

Основываясь на последовательной передаче нагрузки между решающими устройствами Ansys Maxwell и Ansys Mechanical, конструкторы могут моделировать материалы, магнитные характеристики которых сильно зависят от механического напряжения и деформации. Эти эффекты вызывают потерю энергии из-за нагрева в ферромагнитных сердечниках за счет трения. Этот эффект также отвечает за низкий гудящий звук, который можно услышать от трансформаторов, вызванный колебаниями переменного тока, которые создают изменяющееся магнитное поле. Точно так же для вращающихся электрических машин силы сопротивления и силы из-за магнитострикции, действующие на зубья статора, являются основными причинами эмиссии шума.