电磁场分析加载电流的三种方法

知识点：电流加载

Maxwell加载电流的方法：

1常数或者函数直接输入

2通过函数引用表格数据

3加载外部电路

下面分明详细解释上述三种方法。

1常数或者函数直接输入

常数输入是大家用得最多的也最简单的方法，这里不提了。至于函数输入其实也比较简单就是用一个函数表达式替代常数即可。输入函数表达式后软件会自动验证合法性，没有错误提示就可以进行下一步了，如有错误提示则需要修改函数表达式。

之前推送过一篇瞬态电磁场分析的入门案例请参考ANSYS有限元仿真微信号往期消息，其中提到过电流加载的一种方法——函数加载法，加载的电流是sin(pi*time)。这里调用了sin函数，常数pi，以及时间变量time。Maxwell软件内部已经预先定义了很多常用函数，所以常用的函数是不需要自己定义的。

可以进入help中搜索Function关键字，选择第二条搜索结果Selecting a function就可看到如下图1.1很多自带的函数库，请理解函数功能以及参数含义后按需选用。

图.11 函数库

 

圆周率pi，也是软件内部定义好的，更多常数命令可以在help中搜索关键子Constant Command 查到如下图1.2的常数库。

图1.2 常数库

知道这些函数后，就按照下图1.3输入即可。

图1.3电流输入窗口

 

 2通过函数引用表格数据

Maxwell载荷输入时不能像Workbench载荷输入时那样直接的选择tabular data方法然后将瞬态载荷输入表格中。Maxwell软件专门有个Design Datasets命令（图2.1），可以在Datasets窗口下（图2.2）输入一系列的表格数据，形成一个表格数据集，然后在载荷输入时用含有表格数据名称的函数引用即可。

图2.1 Design Datasets 命令

图2.2Datasets窗口

点击上图Add…命令后就可以输入表格数据了，示例如下图2.3这里数据集名称设置为ds2。数据表格这里最好用国际单位制，电流为A，时间为S。

图2.3 AddDataset

关于引用数据表格的函数，这里举例pwlx函数（图2.4）。它能引用分段线性数据集。函数参数为数据集名称和变量，这里的变量可以指X轴的数据，可以是时间或者位置信息。

图2.4 pwlx函数解释

这里加载电流的表达式为pwlx(ds2,time)，指电流引用了名称为ds2的数据集，数据集的X轴为时间，数据集的Y轴当然是电流。如下图2.5。

图2.5 加载数据集电流

 

3加载外部电路

该方法需要借助ANSYS Electromagneticssuite的其他软件——ANSYS Maxwell Circuit Editor。如果用户安装的是ANSYS EM套件，那么该软件是包含在其中的，在开始菜单所有程序下就可以找到。从软件名字就可以知道它是用来设计一些电路的，用起来也比较简单拖拽几个模块连线就可以了。这里简单演示下怎么用Circuit Editor 编辑一个脉冲电路，并将脉冲电流文件导入到Maxwell模型中。

如有问题，可关注微信公众号ANSYS有限元仿真联系到作者。

打开外电路编辑软件，主界面如下图3.1。

图3.1 CircuitEditor主界面

拖拽脉冲电流源，线圈，导线，接地单元组成下图3.2所示电路。原件用红色框已标出。

图3.2 脉冲电路

可以用鼠标右击脉冲电源选择properties菜单进入脉冲电流的参数设置窗口。如下图3.3。查询参数含义可以点击info行的Ipulse按钮，就会转到help解释页面。

图3.3 脉冲电流参数设置

然后更改线圈名称如下图3.4。注意外电路里的线圈名称要与Maxwell里面的线圈名称一致。这里都设置为Winding3。否则外电路里的线圈不能与Maxwell里的线圈联系起来。

图3.4 更改线圈名称

 

电路设置完毕，下一步导出该脉冲电流文件。点击Maxwell Circuit菜单，再点击Export Netlist，导出为*.sph格式的文件。注：勿用中文的文件名，maxwell文件也是一样。

下一步到Maxwell中去导入该外电路文件。导入操作路径如下图3.5。

图3.5 导入外电路

然后进入编辑外电路窗口图3.6，点击Import Circuit选择刚刚保存的*.sph文件。

图3.6 编辑外电路

 

最后一步设置winding3的参数类型为External。

图3.7 设置线圈参数类型

  

用一个小栗子计算了一下，再输出加载的电流，结果就是刚刚导入的脉冲电流。导入方法正确。

图3.8输出加载的电流

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