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MagNet

(物理學低頻電磁場軟件)

編輯 鎖定
1978年開始,MagNet做為第一個低頻電磁場軟件,一直位於業界的領導地位。世界各地的工程師使用MagNet的精確仿真能力,來解決各種複雜的電磁場問題。MagNet用於分析電機、變壓器等電氣設備的電磁場,可以得到2維和3維的靜態或動態磁場特性,電氣設備的運行特性等。MagNet的模塊化求解器使用户可以只選擇適合自己設計需要的仿真求解功能。這些可靠的求解器經過時間的考驗,可以高效和精確地進行計算。
外文名
MagNet
地    位
第一個低頻電磁場軟件
用    途
分析電機等電氣設備的電磁場

MagNet四種電磁場

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1、2D和3D 靜磁場模塊(Static)
2、2D和3D時間諧振場模塊(Time-Harmonic)
3、2D和3D瞬態磁場模塊(Transient)
4、2D和3D 瞬態運動模塊(Transient with Motion) [1] 

MagNet軟件特點

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*各種功能強大的2D與3D求解器,其中瞬態運動求解器是業界唯一支持任意多運動部件多自由度的運動求解器。
*強大的建模功能可以快速簡單的建立複雜的2D和3D圖形,例如利用Multi-Sweep功能可以方便地建立複雜的3D繞組模型。
*具有直接的CAD接口。可導入/導出的文件類型包括:AutoCAD, SAT, CATIA, PRO/E, IGES, STEP, INVENTOR等。
*先進的材料屬性定可以根據需要定義材料的各種電,磁,熱的線性或非線性屬性。用户通過材料模板可以對所使用的材料屬性進行創建和編輯。
*支持用於仿真負載與驅動的電路建模。如分析繞組短路過程、換向器電機運行、無刷電機驅動等。
*自適應網格剖分功能,為設計者帶來了極大的方便,大大提高了設計精度和設計效率。
*Mesh Layer:先進的單元分層剖分技術。應用於導體集膚效應和氣隙單元剖分時,使仿真時間大大縮短。
*強大的參數化功能:可以將模型的變量進行參數化,包括幾何尺寸、材料、網格、電源激勵等等,使用户可以在一個模型中,進行不同工況的仿真分析。
*強大且方便的腳本編程功能:可以自動處理重複性工作,並且將MagNet作為平台,進行二次開發,如與其它軟件間的調用和聯合仿真。
*精確的求解結果包括:能量,磁鏈;力,力矩;電壓,電流,歐姆損耗,鐵心損耗;速度,位移等等
*可視化場量(等勢線圖,矢量圖,雲圖):磁場密度;磁場強度;電流密度;Lorentz力密度等等
*高效方便的後處理工具:結果數據和圖片的顯示和導出;各種仿真結果的動畫處理;對稱模型的部分結果,可以復原成全模型結果等等 [1] 

MagNet靜磁場

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求解模塊
對給定電流分佈或永磁體內和周圍的靜態磁場進行仿真計算。
二維( 2D )靜磁場求解器
在線性(各向同性或者各向異性)或者非線性磁性材料條件下, 2D 靜磁場求解器計算出在給定電流分佈內部或者周圍的靜磁場。此外,每一種材料都可以定義矯頑力和磁化方向,使得用户可以對永磁體建模。這種電流可以通過包括磁性材料在內的任何類型材料。
對於平移對稱的問題(X-Y),給定電流必須沿z軸平行的方向流動。
對於旋轉對稱的問題(R-Z),給定電流必須沿旋轉方向流動。磁化方向必須位於分析的平面內。(例如,對平移對稱在X-Y平面,對旋轉對稱,在R-Z平面。)
三維( 3D )靜磁場求解器
在線性(各向同性或者各向異性)或者非線性磁性材料條件下, 3D 靜磁場求解器計算出在給定電流分佈內部或者周圍的靜磁場。此外,每一種材料都可以定義矯頑力和磁化方向,使得用户可以對永磁體建模。這種電流可以通過包括磁性材料在內的任何類型材料。
時間-諧振求解模塊(Time-Harmonic)
對正弦激勵和渦流產生的相位差引起的磁場進行仿真計算。
二維 (2D) 時間-諧振求解器
2D 時間-諧振求解器計算各向同性材料(磁材料,或導體,或導磁導電材料)模型中,分佈在載流導體內和周圍的時間-諧振場。這個求解器極大地節約了設計時間和降低了設備成本,例如,感應加熱設備,電力變壓器和任何具有顯著渦流的設備。理論上,只有在所有材料都在B-H曲線的線性區域上,才可以2D時間-諧振分析。如果是非線性的,正弦變化的激勵不會產生正弦變化的場,那麼時間-諧振分析就失效了。
然而,在一些特殊情況下,例如感應電機分析,可以採用輔助工具軟件RIM Design Assistant來分析。 (請諮詢在您區域的代理商。)
2D 時間-諧振求解器可以處理兩種導體,實心導體和匝線圈。前者是一個簡單的實心導體,電流可以在內部任意流動。例如,在一個載有 50HZ 的實心銅線中,肌膚效應顯示大部分電流只在導體表面流動。匝線圈是由許多細線組成。這些導線均勻的分佈於繞組界面,並互相絕緣,成為一系列。
2D 時間-諧振求解器是在瞬態條件下的時間諧振形式,以解決具有渦流的磁性設備,並考慮電流肌膚效應。在時間諧振解決器中,場源和場都在某一特定頻率上假定為時間諧振,並用複數相位來表示。這種假設只有在模型中的所有材料為線性的情況下才有效,否則就需要採用瞬態求解器。這些解決方案可應用於具有正弦形式的勵磁或者渦流的設備。例如,電感應加熱器, PCB 變壓器和感應器,渦流式無損檢測( NDT, Non-destructive Testing ),和許多其它設備。
關於 2D 時間 - 諧振求解器的補充説明:
平移 (X-Y) 或旋轉 (R-Z) 的問題都可以在某一特定頻率下求解。
導體聯接到特定的外部電路。這個電路可以包括電壓源,電流源,和阻抗。2D時間-諧振求解器可以對電路和電磁場的耦合問題求解,計算導體內的電流和由此產生的磁場。
三維 (3D) 時間-諧振求解器
3D 時間-諧振求解器計算各向同性材料(磁材料,或導體,或導磁導電材料)模型中,分佈在載流導體內和周圍的時間-諧振場。這個求解器極大地節約了設計時間和降低了設備成本,例如,感應加熱設備,電力變壓器和任何具有顯著渦流的設備。理論上,只有在所有材料都在B-H曲線的線性區域上,才可以3D時間-諧振分析。如果是非線性的,情況和2D相同,時間-諧振分析就失效了。
3D 時間-諧振求解器可以處理兩種導體,實心導體和匝線圈。前者是一個簡單的實心導體,電流可以在內部任意流動。例如,在一個載有 50HZ 的實心銅線中,肌膚效應顯示大部分電流只在導體表面流動。匝線圈是由許多細線組成。這些導線均勻的分佈於繞組界面,並互相絕緣,成為一系列。
3D 時間-諧振求解器是在瞬態條件下的時間諧振形式,以解決具有渦流的磁性設備,並考慮電流肌膚效應。在時間諧振解決器中,場源和場都在某一特定頻率上假定為時間諧振,並用複數相位來表示。這種假設只有在模型中的所有材料為線性的情況下才有效,否則就需要採用瞬態求解器。這些解決方案可應用於具有正弦形式的勵磁或者渦流的設備。例如,電感應加熱器, PCB 變壓器和感應器,渦流式無損檢測( NDT, Non-destructive Testing ),和許多其它設備。
瞬態求解模塊(Transient )
對非線性材料,渦流,和任意電流或電壓波形輸入模型的時變磁場進行仿真計算。
二維(2D)瞬態求解器
2D瞬態求解器適用於非線性渦流設備及任意波形的電壓或電流輸入的設備。在導電,導磁,或導電導磁體中,計算隨時間變化的磁場。電導率可以各向同性或各向異性,磁性材料可以為線性或非線性。而且,每一種材料都有一個給定的矯頑力和磁向量,因此允許永磁體模型。給定電流可以在任何材料內流動,包括磁性材料。
當採用2D瞬態求解器時,用户可以輸入電壓或電流波形,根據預設的步驟,求解器按照波形來求解,可以檢查中間和最終結果。需要注意,位移電流和由此產生的波形不可以通過此求解器來求解。請用户根據波形,選擇適當的求解器。
三維(3D)瞬態求解器
3D瞬態求解器適用於非線性渦流設備及任意波形的電壓或電流輸入的設備。特性同2D情形。
當採用3D瞬態求解器時,其情形和2D時相同。
瞬態運動求解模塊(Transient with Motion )
此求解模塊包括了由運動產生的渦流;支持多個運動部件,每個部件可以任意運動。
二維(2D)瞬態運動求解器
2D 瞬態求解器包括運動部件的機械特性,所以可以對設備模型的運動部件進行精確的仿真。機械效應包括粘滯摩擦,慣性,質量,彈簧,重力,以及對運動部件的限制,和任意的負載(可以是位置,速度,時間的函數)。
2D 瞬態運動求解器僅對環繞運動部件的區域進行網格重新剖分。這種重新剖分方案快速,不需要計算其他的限制方程,使得求解時間短,對計算機的內存要求低。
電路元件也適用於2D瞬態運動求解器。設備可以是電流或電壓驅動。 電路可以包括電阻,電容,電感。另外,還具有位置控制開關和換向器。 因此,在交流週期的任意點,可以模擬電機的瞬態開關和相應的運行曲線。 電機的速度可以固定在一定值上,可以分析電機的力矩和激勵系統。
2D瞬態運動求解器可以解決電機問題(爪極電機,感應電機,開關磁阻電機,有刷或無刷電機),勵磁機, 磁懸浮系統,制動系統,磁軸,擴音器,機電攪拌器等。
2D 瞬態運動求解器可以允許同一個模型中有多個運動部件,每個運動部件可以任意運動。
三維(3D)瞬態運動求解器
3D瞬態求解器包括運動部件的機械特性,所以可以象2D時,對設備模型的運動部件進行精確的仿真。機械效應同2D時。通過3D瞬態運動求解器,在3D空間求解磁場方程,因此方程會考慮沒有平移或旋轉對稱的設備,例如電機的末端和斜槽效應。
3D瞬態運動求解器僅對環繞運動部件的區域進行網格重新剖分。這種重新剖分方案快速,和2D時一樣,不需計算其他的限制方程,使得求解時間短,對計算機的內存要求低。
電路元件也適用於3D瞬態運動求解器。設備可以是電流或電壓驅動。電路可以包括電阻,電容,電感。另外,還具有位置控制開關和換向器。因此,在交流週期的任意點,可以模擬電機的瞬態開關和相應的運行曲線。電機的速度可以固定在一定值上,可以分析電機的力矩和激勵系統。
3D瞬態運動求解器可以解決電機問題(爪極電機,感應電機,開關磁阻電機,有刷或無刷電機),勵磁機,磁懸浮系統,制動系統,磁軸,擴音器,機電攪拌器等。
3D 瞬態運動求解器可以允許同一個模型中有多個運動部件,每個運動部件可以任意運動。 [1] 
參考資料