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第3章 三维（3D）模型计算的操作步骤

3.1 建模

1． 新建工程（Project）

双击MAXWELL图标，打开MAXWELL面板。单击Project，打开工程窗口，然后单击new按钮，弹出图1所示的窗口。输入文件名（如test3d），选择分析类型（Type）为Maxwell 3D Version 6，单击OK。

图1 工程主界面

2． 选择求解类型

Solver（求解器）有三种类型，默认的求解器是Megnetostatic（静磁场），另外两个是Electrostatic（静电场）和Eddy Current（涡流场）。根据自己的需要进行选择。 3． 进入建模窗口

单击Draw按钮，弹出图2所示窗口。默认单位制是mm，单击该按钮可以修改单位制，然后单击OK。

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图2 单位设定界面

4． 建模的准备工作和基本技能 （1）准备工作

开始打开建型界面时看到四个小窗口，其为从不同角度观察的界面（视图），在建模时最好只利用右上角的三维坐标界面；将鼠标移动到右上角窗口的左下角，此时鼠标变成黑色，两边都有箭头，即（2）基本技能：

i）图形旋转。光标在窗口中点右键，弹出一个图3所示的窗口，单击其中的Rotate，菜单消失，鼠标变成弧状，按住左键拖动可以旋转物体。

ii）图形放大与缩小。单击工具栏中可缩小，“x”号使图形充满窗口。

iii）移动工作平面。移动工作平面可视为建立一个局部坐标，设置一个特定坐标原点与方向的坐标系。移动工作平面在建模中具有非常重要的作用，可大大简化建模过程，如建立两个圆柱时，可首先设定工作平面的坐标系使其Z轴与第一个圆柱的轴线重合，建立该圆柱；然后设定工作平面的坐标系使其Z轴与第二个圆柱的轴线重合，建立该圆柱。移动工作平面的具体操作步骤为：先在界面左上角的xyz后面的文本框中输入坐标原点的位置，然后执行菜单操作Coordinates->Set Current CS->Move Origin，将坐标系移动到该点。在角度(Rad弧度或Ang度)栏内填上角度，然后执行菜单操作Coordinates-> Set Current CS->Rotate X, Y或Z可以旋转坐标系。菜单Coordinates->Global可以将坐标系移回原点。

的“+”号按钮可放大图形，“—”号

，按下鼠标左键向左下方拖拉，扩大该窗口。

图4

5． 建模

MAXWELL 3D有三种建模方法：直接建立模型、用宏命令文件生成模型、导入二维模型然后旋转拉伸得到三维模型。下面分别介绍。 (1) 直接建立模型

i) 建立方体。根据立方体的尺寸计算出坐标，在左上角的xyz后面的空格中输入立方体的一个顶点坐标，然后在菜单中选择Solids->Box，或者单击菜单栏的方向的宽度。最后单击Enter完成建模。

ii) 建圆柱。在左上角的xyz后面的空格中输入圆柱一个端面的中心坐标，然后

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按

钮，进入建模状态。然后单击Enter，在Enter Box Size下面的空格中输入正方体xyz

在菜单中选择Solids->Cylinder，或者单击菜单栏的按钮，进入建模状态，选择圆

柱的对称轴。单击Enter，在Radius & Height下面的空格中输入半径R和高度H，段数（圆柱的弧是由直线近似的，段数表示的就是直线的数量，越多越精确，但是剖分也越复杂）默认值是12（可以增加，最好是4的整数倍）。最后单击Enter完成建模。

iii) 建矩形面积。这里介绍矩形的目的是因为在线圈上面加电流的时候需要建立一个横截面。在左上角的xyz后面的空格中输入矩形一个顶点的坐标，在菜单中选择Lines->Rectangle，单击Enter，选择矩形所在的平面（XY/YZ/ZX），输入相应的长宽，例如选择XY，那么输入X和Y方向的距离。单击Enter，生成矩形。

iv) 建空心圆柱体（圆筒）。建立圆筒模型有两种方法。(a) 建立两个圆柱然后相减。先建两个圆柱，然后在菜单中选择Solids->Subtract进入相减状态，用鼠标选择大（被减）圆柱（注意：鼠标选择的时候相应的圆柱会变色，以免误选），然后OK；再选择小圆柱，OK。(b) 先建立矩形面，然后旋转。旋转的方法是，在菜单中Solids->Sweep->Around Axis，在窗口左边的Object名字框内点击所要选择的矩形的名字，OK；再选择旋转轴，然后输入旋转角度，Enter。

附加说明

建模时每步或建完一个部分后都要按Enter确认，在这个操作之前可以在窗口中看到闪烁的图形，这个图形就是按Enter之后要建立的模型，如果想取消该模型，可以单击Cancel键。

(2) 用宏命令文件生成模型。

宏命令文件是可以用记事本编辑的，当然为了不用死记硬背命令极其格式，我们可以先用GUI（图形界面方式，即建模的第一种方式）建立模型，然后察看它的宏命令文件来得到相应的命令格式。由此可以看出，用此种方法建立几种相似的模型或进行模型修改可以大大减少工作量。

察看宏命令文件的方法是：打开Ansoft文件加下 \\当前工程名.pjt文件夹下\\mod3文件夹下\\当前工程名.mac，该文件的代码及其含义如下。（注：2D问题不能用宏命令文件）

NewObjColor 192 192 192 NewObjColor 192 192 192 NewObjColor 192 192 192 FitAllViews

定义新建物体的颜色为灰色

建立圆柱，圆心在[0,0,0]，名称为cy11 定义新建物体的颜色为灰色

建立圆柱，圆心在[0,0,0]，名称为cy12 定义新建物体的颜色为灰色 建立矩形，名称为rect1 执行fit命令

Cyl [0, 0, 0] 2 1 1 \ Cyl [0, 0, 0] 2 2 1 \ Rectangle [0, 0, 0] 2 1 1 \

如果模型有改变，可修改这个mac文件，然后另存。

执行宏命令文件的方法是：在建模窗口菜单中依次选择File->Macro->Execute或者直接按Ctrl+F3，弹出下图所示的窗口。用鼠标选择mac文件，Ok即可自动执行里面

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的命令。

(3) 导入二维模型。

菜单操作：File->Import->2D Modeler File，选择二维模型文件导入即可。具体方法和步骤参见附录中的例1：气体开关电场计算。

3.2 定义材料属性

在工程菜单中选择Setup Materials进入材料属性定义窗口，界面如下图所示。图中的Bachground是背景空气区域，其他两个物体的材料属性都还没有定义，故为UNASSIGNED标志。

设定物体属性的方法为：在物体列表框中选择一个物体，在下面的材料名称框中选择这个物体对应的材料，单击Assign（施加）按钮可完成定义。这种情况适用于材料列表中已有所需材料的情况。若没有，则需要自己定义材料，方法为：单击Material按钮，选择add（添加），然后在右边的空格中输入材料名称和属性值。

定义完材料属性之后，单击Exit关闭窗口，然后单击yes保存。

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