MAXWELL 3D 12.0

BASIC EXERCISES

1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真

平板电容器模型描述：

上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体） 介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic 创建下极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为DownPlate

Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建上极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 上极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 3） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为UpPlate

Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建中间的介质六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 介质板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 2） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 1） 将六面体重命名为medium

Assign Material > mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料） 创建计算区域（Region） Padding Percentage：0%

忽略电场的边缘效应（fringing effect）

电容器中电场分布的边缘效应

2.设置激励（Assign Excitation）

选中上极板UpPlate,

Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 5V 选中下极板DownPlate,

Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V

3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）

Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup） Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup 最大迭代次数： Maximum number of passes > 10 误差要求： Percent Error > 1%

每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass > 50%

5. Check & Run

6. 查看结果

Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix 电容值：31.543pF

2. 恒定电场问题实例：导体中的电流仿真

恒定电场：

导体中，以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场，或恒定电流场（DC conduction） 恒定电场的源：

（1）Voltage Excitation，导体不同面上的电压 （2）Current Excitations，施加在导体表面的电流

（3）Sink（汇），一种吸收电流的设置，确保每个导体流入的电流等于流出的电流。只有在不使用Voltage Excitation时，才用Sink。保证??J?0 DC conduction求解器：

不计算导体外的电场，计算时，不考虑材料的介电常数参数。

例：绘出如下图所示导体结构中的电流流向图

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planar Cap（工程命名为“DC Conduction”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> DC Conduction 创建导体Conductor Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（1, -0.6, 0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（1, 0.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建另3个并列的导体 Select Conductor

Edit > Duplicate > Along Line（沿线复制） 输入line矢量的第1个点：（0，0，0） 输入line矢量的第2个点：（0，0.4，0） 输入复制总数：4（包括原导体）

创建导体Conductor_4 Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（0.8, -1, 0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0.2, 2.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_4

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建导体Conductor_5 Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（0.8, -0.4, 0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（-1.2, 0.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_5

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建导体Conductor_6 Select Conductor_5

Edit > Duplicate > Mirror（镜像复制）

输入对称镜像平面法向量在平面中的第1点坐标：（0，0，0） 输入对称镜像平面法向量在平面外的第2点坐标：（0，1，0） 上述设置表示镜像平面为XOZ平面 将六面体重命名为Conductor_6 创建导体Conductor_7 Draw > Box

起点：（X,Y,Z）>（-0.4，0.6，0）

坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（-0.4, -1.2,0.2） 将六面体重命名为Conductor_sink

Assign Material > Copper（设置材料为铜） 创建计算区域（Region） Padding Percentage：10%

2.设置激励（Assign Excitation） 按f，将体选择改为面选择 2.1 设置电流注入源 选中如下图所示6个面