Обратная связь
Инженерный анализ — это больше, чем программное обеспечение®

ANSYS Maxwell

 

ANSYS Maxwell - это ведущее, в отрасли, программное обеспечение для моделирования электромагнитного поля, проектирования и анализа электрических машин, приводов, датчиков, трансформаторов и других электромагнитных и электромеханических устройств. С помощью ANSYS Maxwell пользователь может точно охарактеризовать нелинейные и переходные процессы в электромеханических компонентах и их влияние на общую схему привода и систему управления. Благодаря использованию передовых электромагнитных решений ANSYS Maxwell, их плавному подключению к технологии моделирования интегральных схем и систем, пользователь может оценить эффективность электромеханических систем задолго до создания прототипа в «металле». Эта своеобразная виртуальная электромагнитная лаборатория  дает важное конкурентное преимущество с более быстрым временем выхода на рынок, сокращением затрат и повышением производительности.

 

ANSYS Maxwell включает в себя следующие решатели:

- Magnetic transient with rigid motion

- AC electromagnetic

- Magnetostatic

- Electrostatic

- DC conduction

- Electric transient

- Expert design interfaces for electric machines and transformers

- Simplorer (системное моделирование)

 

Расчетные возможности ANSYS Maxwell

Моделирование низкочастотных электромагнитных полей

ANSYS Maxwell - это ведущее решение для моделирования низкочастотных электромагнитных полей, которое использует высокоточный метод конечных элементов для решения электромагнитных и электрических задач, в которых нагрузки могут изменяться по частоте и времени. ANSYS Maxwell включает широкий спектр типов решений для полного моделирования большинства электромагнитных и электромеханических устройств.

Решатели, которые включены в ANSYS Maxwell:

Magnetic transient - нелинейные расчеты с учетом механического движения (линейное перемещение, угловое перемещение), наличия внешних электрических цепей (Simplorer), анализа размагничивания постоянных магнитов и влияния температур на этот процесс, учета потерь в магнитопроводе, наличия магнитного векторного гистерезиса, магниторезистивного моделирования в 2D / 3D

AC electromagnetic — анализ электрических систем с учетом скин-эффекта, эффекта близости, вихревых токов и токов смещения

Magnetostatic — нелинейный расчет с автоматической генерацией эквивалентной электрической схемы

Electric field — нестационарный, электростатический анализ и расчет токов с автоматическим созданием эквивалентной электрической схемы

 

                            Потери в магнитопроводе

                                       Деформации магнита

 

Автоматические адаптивные сетки

Ключевым преимуществом ANSYS Maxwell является создание адаптивных сеток, которая требует выбрать только геометрию, свойства материала и желаемый результат для получения точного решения. Алгоритм генерации сетки является надежным и включает в себя возможность распараллеливания, которая уменьшает объем используемой оперативной памяти и ускоряет процесс создания расчетных сеток.

Генерация расчетной сетки

 

 

Высокопроизводительные вычисления

Добавление лицензии ANSYS Electronics HPC к ANSYS Maxwell позволяет существенно ускорить выполнение электромагнитных расчетов и повысить точность результатов. Возможности распараллеливания ANSYS выходят далеко за рамки простого аппаратного ускорения, чтобы предоставить новаторские численные решатели и методологии HPC, оптимизированные для многоядерных рабочих станций и масштабируемые, чтобы использовать преимущества расчетных серверов и кластеров.

Расчет электрической машины методом распараллеливания и декомпозиции по времени

 

 

Метод Time Decomposition Method

Метод временного разложения обеспечивает вычислительную мощность и скорость для полного моделирования нестационарного электромагнитного поля в задачах проектирования и расчета электродвигателей, плоских магнитов и силовых трансформаторов. Эта запатентованная технология позволяет пользователю решать все временные шаги одновременно, а не последовательно, распределяя временные шаги по нескольким ядрам, сетевым компьютерам и вычислительным кластерам. Результатом является феноменальное увеличение скорости моделирования.

 

Многопоточность

Воспользуйтесь преимуществами наличия нескольких ядер на одном компьютере, чтобы сократить время решения. Технология многопоточности ускоряет начальное генерирование расчетной сетки, выполняет корректное решение матричных уравнений и выдает реальные электромагнитные поля.

 

Метод Spectral Decomposition Method

Большинство электромагнитных задач требуют таких результатов, как параметры RLC, крутящий момент и потери. Спектральное разложение распределяет параллельное многочастотное решение по вычислительным ядрам для ускорения решения. Пользователь может использовать этот метод в тандеме с многопоточным методом. Многопоточность ускоряет извлечение каждой отдельной частоты в расчетных точках, в то время как спектральное разложение выполняет решение множество частотных точек одновременно.

 

 

Многодоменное системное моделирование

Simplorer - мощная платформа для моделирования и анализа цифровых прототипов на системном уровне, интегрированных с ANSYS Maxwell, ANSYS HFSS, ANSYS SIwave и ANSYS Q3D Extractor. Simplorer позволяет пользователю проверять и оптимизировать производительность программно управляемых многодоменных систем. Благодаря гибким возможностям моделирования и тесной интеграции с физическим моделированием, ANSYS 3D Simplorer обеспечивает широкую поддержку для сборки и моделирования физических моделей на системном уровне, которые помогут связать концептуальный дизайн, детальный анализ и проверку системы. Simplorer идеально подходит для проектирования электрических сетей, промышленного оборудования, систем распределения электроэнергии и других задач.

Возможности:

- моделирование электрических цепей

- создание блок-схем

- моделирование процессов в электрических машинах

- моделирование VHDL-AMS

- интегрированная среда графического моделирования

- анализ промышленной электроники

- совместное моделирование с MathWorks Simulink

 

Библиотека моделей:

- аналоговые электронные компоненты

- контрольные блоки и датчики

- механические компоненты

- гидравлические компоненты

- цифровые и логические блоки

 

Специальные библиотеки:

- электрические цепи для авиакосмической отрасли

- электрические транспортные средства

- силовое оборудование

- сертифицированные компоненты известных производителей

- моделирование с использованием элементов и блоков низшего порядка

 

 

Многодисциплинарные расчеты

Решатели ANSYS Maxwell интегрированы в ANSYS Workbench. Связав расчетные шаблоны ANSYS Maxwell с другими решателями, пользователь может исследовать связанные физические явления. Платформа ANSYS Workbench управляет передачей данных между решателями и самим процессом решения, что позволяет выполнять анализ сложных физических явлений, таких как:

- электромеханический расчет с деформируемыми сетками

- электромеханический расчет с передачей напряжений и деформаций обратно в Maxwell

- Electromagnetic–Fluids

- Electromagnetic–Structural–Fluids

- Electromagnetic–Structural Dynamics–Acoustics

 

Экспертные интерфейсы

ANSYS Maxwell включает две утилиты для проектирования и расчета электрических машин.

RMxprt - проектирование и расчет вращающихся электрических машин.

RMxprt автоматически создает геометрию, моделирует движение и механическую настройку электрических машин, задает свойства материала, вычисляет потери в магнитопроводе для последующего подробного анализа в ANSYS Maxwell. Кроме того, RMxprt автоматически генерирует геометрию, соответствующие свойства материала, граничные условия возбуждения для точного моделирования систем охлаждения электроники с использованием расчетного пакета ANSYS Icepak.

 

PExprt - трансформаторы и индукторы.

Основанный на предопределенных шаблонах для трансформаторов и индукторов, PExprt может автоматически создавать модели трансформаторов и индукторов. Процесс рассматривает все варианты форм сердечника, размеров, материалов, зазоров, типов проводов и датчиков и типов намотки. PExprt создает модели для оценки магнитных свойств на основе анализа конечных элементов. Это позволяет оценивать такие величины, как плотность потока в сердечнике и распределение плотности тока в обмотках.

 

 

Оптимизация и параметрическое моделирование

Параметризация и оптимизация являются ключевыми факторами для разработки инженерных конструкций. Параметрический анализ обеспечивает полное понимание пространства решений разрабатываемого изделия на основе пользовательских целевых функций для принятия более совершенных технических решений.

Алгоритмы оптимизации позволяют ANSYS Maxwell автоматически находить лучшие варианты конструкций. Возможности параметризации и оптимизации в ANSYS Maxwell, включают:

Параметрический анализ:

Диапазон переменных, задаваемых пользователем

- Автоматический анализ комбинаций параметров

- Автоматическое управление заданиями на нескольких аппаратных платформах и сбор данных для параметрических таблиц и исследований

 

Оптимизация:

Пользовательские целевые функции: Quasi-Newton method, Sequential nonlinear programming (SNLP), Integer-only sequential nonlinear programming

 

Анализ чувствительности:

Разнообразие вариантов проекта с учетом допусков на изготовление, допуска на разброс свойств материала

 

Настройка:

Управляемая пользователем панель параметров для настройки задачи в режиме реального времени

 

Статистический анализ:

Распределение производительности проекта по сравнению со значениями параметров

 

Модели материалов для электромагнитных задач

Точное моделирование электрических машин часто зависит от рабочей температуры и истории загрузки ее компонентов. Эти эффекты могут быть точно учтены с помощью улучшенных возможностей моделирования материала в ANSYS Maxwell.

Петли гистерезиса при проектировании элеткродвигателя

 

 

Векторный гистерезис

ANSYS Максвелл использует векторную модель гистерезиса для точного прогнозирования второстепенных петель и потерь для мягких и твердых магнитных материалов, а также постоянных магнитов. Модель учитывает как изотропные, так и анизотропные материалы, слоистые и неламинированные структуры и магнитное поведение ферромагнитных материалов.

 

Свойства постоянных магнитов, зависящих от температуры

Особенности анализа размагничивания в ANSYS Maxwell позволяют изучать характеристики размагничивания постоянных магнитов, расширенные в третий квадрант кривой намагниченности. Внешние магнитные поля и нагрев могут изменять магнитные свойства постоянных магнитов, что приводит к их локальному размагничиванию. Пользователь может комбинировать эти эффекты для точного определения производительности электрических машины.

Потери в магнитопроводе

ANSYS Maxwell точно вычисляет потери сердечника в магнитных материалах. Электромагнитное "разрушение" в пакетном магнитопроводе и узлах электродвигателя трудно предсказать из-за разрыва между данными по свойствам материала, предоставленными поставщиком материала, и фактическими характеристиками материала при реальных условиях эксплуатации. ANSYS Maxwell учитывает обратную связь от потерь в магнитопроводе на основе уникального алгоритма, который является предсказуемым, надежным и простым в использовании.

 

Магнитострикция

На основе механизмов передачи данных между ANSYS Maxwell и ANSYS Mechanical, пользователи могут моделировать материалы, магнитные характеристики которых сильно зависят от механических напряжений и деформаций. Эти эффекты вызывают потерю энергии из-за трения в ферромагнитных сердечниках. Эффект также отвечает за низкий звук, который слышится от трансформаторов, вызванный колебаниями переменного тока, которые создают изменяющееся магнитное поле. Аналогичным образом, для вращающихся электрических машин силы сопротивления и силы, обусловленные магнитострикцией, действующей на зубцы статора, являются основными причинами шумового излучения.

 


Сопровождение пользователей

Вашу поддержку как пользователя в ежедневной работе обеспечивает профессиональная команда инженеров-специалистов КАДФЕМ, обладающих обширным опытом в сфере численного моделирования и комплексными экспертными знаниями в различных разделах физики.

Подробнее

Консалтинговые услуги

Как поставщик инженерных услуг мы проводим для клиентов расчетные работы на заказ. Вместе с выпуском соответствующей отчетной документации мы также передаем готовые расчетные модели и, если необходимо, готовим методику решения задачи, разрабатываемой на базе используемого программного обеспечения.

Подробнее  

Лицензирование ANSYS

Как авторизованный дистрибьютор и центр компетенции ANSYS на территории Украины, мы оказываем весь спектр услуг по лицензированию и техническому сопровождению программных продуктов ANSYS.

Подробнее