Ansys Maxwell 2021 R2十大新增功能

寂静回声

最新版Ansys Maxwell 2021 R2是2021年的第二个版本，该版本主要增强了以下几点功能：斜极建模功能增强、3D瞬态场求解器支持非线性阻抗边界、DDM(区域分解）自动设置算法功能增强、支持温度相关的BH退磁曲线、支持单个物体的涡流损耗和铁耗输出、集成了用于无线充电仿真的3D Components模型库、A-Phi 求解器功能增强、多物理场耦合功能增强 、新3D AC Conduction求解(Beta)、Ansys Maxwell – PHI Mesh等等。本文将对上述功能进行简要介绍。
01
斜极建模功能增强
自2021 R2版本开始，软件支持分别设置转子及定子Skew，同时支持多种Skew形式，如Continuous(连续)、Step(一字分段)、V-Shape(V字分段)、User Defined(用户自定义模式，允许用户手动设置任意分段数和skew角度)，其中V形斜极和用户自定义斜极，这对新能源电动汽车电机中的V型斜极等提供了方便，早前版本如用户需要仿真V型分段斜极需要对多个不同算例进行结果后处理得到。

02
3D瞬态场求解器
支持非线性阻抗边界
2021 R2版本将非线性阻抗边界从频域扩展到了时域，求解器采用的高精度创新算法，能大大缩短求解计算时间。对于一些实际的应用如变压器等，采用高效的方法可以考虑非线性材料中的涡流和损耗。
以一变压器为例，3D瞬态场中，早期版本箱体被认为是固体导体，从2021 R2版本开始可以将箱体当作阻抗边界条件，以此来减少网格规模及加速求解速度。


03
DDM (区域分解)
自动设置算法功能增强
在DDM(区域分解)算法方面，2021 R2版本支持自动设置求解方法为DDM混合并联，混合并联自动分配硬件资源以提高计算速度，混合并联是内存共享(OpenMP) 和分布内存MPI求解方法的组合，通过混合并联后，HPC性能能够显著提升。对于采用多核计算的大问题，如百万级网格以上的模型好处尤为明显。

04
支持温度相关的BH退磁曲线
永磁体在实际运行过程中，在不同温度下的其退磁曲线是不同的。2021 R2版本能够对温度相关的退磁模式进行建模，该功能适用于钕铁硼及铁氧体等所有永磁体类型，使用该功能时，用户需要输入多条不同温度下的退磁曲线。

05
支持单个物体的
涡流损耗和铁耗输出
2021 R2版本支持单个物体的涡流损耗和铁耗输出，用户可以更加方便精准的查看到某一部件或某一物体的损耗结果，为进一步对其优化设计提供了参考。
设置方法需要在求解设置中勾选Output per object core loss及Output per object solid loss，这样在后处理报告中即可单独显示每个物体的损耗。

06
集成了用于无线充电仿真的
3D Components模型库
无线能量传输(WPT)是指发射和接收单元之间的能量传输，这项技术主要用于对电子设备进行无线充电，比如手机和电动汽车。虽然无线能量传输可以带来多项优势，但它仍面临一些亟待解决的难题，这时就可以借助仿真的力量。Maxwell 2021 R2版本集成了用于无线充电仿真的3D Components模型库，方便用户进行学习及分析，目前该模型库仅支持Maxwell3D涡流场求解器。导入方法：选择菜单Draw -> 3D Component Library -> Browse… 默认路径为C:\Program Files\AnsysEM\AnsysEM21.2\Win64\syslib\3DComponents\Maxwell3D\Qi Wireless Power Transfer System

07
A-Phi 求解器功能增强
A-Phi求解器主要是用在开关电源里面或者一些PCB板求解计算当中。2021 R2版本对A-Phi求解器功能也进行了增强，主要包含电容矩阵增强 (DC+Static)、支持端口输出电流/电压、支持用户控制程序用于电压/电流激励、支持基于部件或单元（表面和体积）的谐波力计算，包含第三方工具链接接口、支持多物理域仿真时基于时间平均的场量（损耗密度）、支持矢量磁位A用于后处理等等。

08
多物理场耦合功能增强
多物理场耦合功能主要增强以下几点。NVH中的DFT窗口函数可选，覆盖更多的实际应用情况；支持任意斜极模型中基于单元的谐波力计算；支持温度相关的多条退磁曲线；为增强型磁致伸缩力模型增加各向异性弹性属性。
2021 R2版本支持转子分段斜极(一字、V字和用户自定义斜极) 的电磁力映射，Maxwell2D skew功能可处理多个slice上的电磁力并自动映射到谐响应, 大幅加快了永磁电机转子分段斜极的NVH分析。软件支持集中力和分布力的加载方式。

09
新3D AC Conduction求解 (Beta)
2021 R2版本新3D AC Conduction求解功能支持非线性材料、各向异性材料、热耦合功能。该功能主要应用在如PCB板、电路参数抽取、有损材料高压应用及医疗应用比如电阻抗断层成像等场合。

10
Ansys Maxwell – PHI Mesh
Maxwell 2021 R2版本中，新增了Phi Mesh网格剖分方法。Phi Mesh特别适合于PCB类平面叠层结构模型，根据此类模型的特点即每一层的厚度相同的特点进行网格剖分，采用先进行面网格剖分，再取点生成体网格的方式，可以提升此类模型的网格剖分效率40-60倍。
Phi Mesh网格剖分方法主要应用于PCB如功率分布分析、电介质击穿分析、因交流损耗产生的温升分析及PCB机械性能和NVH分析等等。