Maxwell2D仿真中的激励源设置

所有的计算模型都必须保证有激励源，即所计算的系统其能量不能为0。不同的场其激励源形式或机理均不相同，有时甚至可以通过实际工程的激励源形式来判断究竟该用哪个模块来进行建模计算。

仍旧按照六种二维计算求解器来进行说明：（1）静磁场；（2）涡流场；（3）瞬态磁场；（4）静电场；（5）交变电场；（6）直流传导电场。

1.静磁场求解器激励源

进行激励源设置时，只需要选中要施加激励源的物体，然后点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Excitation/Assign/Current Excitation”项，这样就会自动弹出电流源激励给定窗口，如图4-38所示。

图4-38　静磁场电流激励

其中“Name”选项可以设定所加激励源的名称。“Value”项可以设定激励源的电流值，需要说明的是，对于多匝线圈，该值应该是总的安匝数，而不是一匝线圈的电流值。“Ref.Direction”项可以设定电流的方向，“Positive”项为电流从纸面垂直流出，而“Negative”项为电流垂直纸面流入。在设定完毕后，可以点击“OK”按钮确定。

添加电密激励与电流激励的方向相类似，选中所要添加激励的物体，点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Excitation/Assign/Current Density Excitation”项，这样会弹出电密源激励给定窗口。在“Name”项中，可以设定电密源的名称，在下方的“Value”项中可以给定电密的数值，通过定义电密数值的正、负来更改电密的方向，电密源定义窗口如图4-39所示。

图4-39　静磁场电密激励

2.涡流场求解器激励源

涡流场求解器中的激励源共有三种：电流源、并联电流源和电流密度源。这三种源以及静磁场的激励源不仅可以施加在物体表面，也可以施加在边界线上。

添加电流源的方法与静磁场相类似，选中所要施加激励源的物体或边线，单击菜单栏中的“Maxwell 2D/Excitation/Assign/Current Excitation”项，接着弹出如图4-40所示的窗口。

图4-40　涡流场电流激励

与静磁场边界电流条件相比较可以看出，除了同样拥有电流源名称和幅值之外，还多出了“Phase”电流源相位给定一项，该项描述的是电流源计算时的初始相位。在此说明的是，“Value”项给出的仍是整个绕组的安匝数，不是一匝导体的电流，且该电流值描述的是交流电流的峰值而不是有效值。“Positive”项和“Negative”项定义该电流的方向，垂直屏幕向外的是正向“Positive”，垂直屏幕向里的为负向“Negative”。在所有的给定值都施加完毕后，可以点击“OK”按钮退出。

不仅涡流场中的电流源激励给定方法与静磁场电流源给定相似，两者的电密源给定也非常相似。只是在涡流场的电密源给定时需要同时给出电密的初始相位。在此不做单独说明。涡流场的激励源中新加了一个激励条件，称之为“Parallel Current Excitation（并联电流激励源）”项。该激励源描述的是电流由一个总电流源流出，流经不同的物体，形成了多条电流通道，所有的电流通道都是并联的关系，可以设定一个总电流。该激励不能单独添加，需要同时选中多个物体或边线，然后点击菜单栏中的“Maxwell 2D/Excitation/Assign/Parallel Current Excitation”项，接着会自动弹出如图4-41所示的并联电流激励源设定窗口。

图4-41　涡流场并联电流激励

从图4-41 中可以看出：并联电流激励源与涡流场电流源激励设定相似，仍需要设定总电流的峰值、初始相位、电流方向。除此之外，还要设定并联路径的类型（“Solid”表示为实体电流传导路径，“Stranded”为绞线电流传导路径）。在涡流场求解过程中，“Solid”路径需要计算表层感应电密分布，从而考虑集肤效应，而“Stranded”绞线路径则不计算集肤效应，直接认为电流平均分布在整个区域。

除了上述三种主动激励源外，在涡流场中还有一个被动的激励源。若物体导电，交变磁场会在其内部产生感应电流，该电流是一个被动的激励源，用户无法直接给定，只能靠软件计算得出。如果需要考虑这个涡流效应，可以选中所要计算的物体，然后点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Excitation/Assign/Set Eddy Effect”选项，弹出如图4-42所示的涡流效应计算设定项。如果选中涡流所在的物体，则表示会考虑该物体的涡流效果，否则对感应涡流不给予计算，这一点在使用时需要足够重视。(www.xing528.com)

图4-42　计算涡流效应选项

3.静电场求解器激励源

静电场求解器中的激励源设置与磁场中的激励源设置方法类似，仅仅是设置的对象不同而已，在静电场求解器中可以设置四种激励源条件，分别是：Voltage Excitation（直流电压）、Charge Excitation（静电荷）、Floating Conductor（浮动导体）和Charge Density（电荷密度）。需要说明的是“Floating Conductor”项是用来设定物体上的电位未知或表面总电荷未知时的情况。

图4-43所示的是静电场的直流电压给定界面，选中所要施加的物体，并点击菜单栏中的“Maxwell 2D/Excitations/Assign/Voltage Excitation”项，即可弹出电压定义对话框。“Name”栏内可以定义该激励源的名称，“Value”栏内输入的是该电压的数值，可以通过数值后的下拉菜单调整所加电压的单位。

图4-43　静电场Voltage Excitation 直流电压激励

静电荷激励施加更为简单，选中所要施加的物体，并点击菜单栏中的“Maxwell 2D/Excitations/Assign/Charge Excitation”项，这样会自动弹出如图4-44所示的激励源定义对话框，其中：“Name”栏内仍是定义该激励的名称，而“Value”栏内给出的所加电荷的量，单位是库伦（C）。

图4-44　静电场Charge Excitation 静电荷激励

“Floating Conductor”项的定义与静电荷激励给定一致，也是定义其电荷的大小，单位同样是C。

“Charge Density”电荷密度激励与静磁场中的电流密度激励类似，该激励源给出的物体上的电荷分配密度。选中要施加激励源的物体，用菜单栏上的“Maxwell 2D/Excitations/Assign/Charge Density”项，接着会自动弹出如图4-45所示的激励定义对话框，该激励的单位是C/m2。

图4-45　静电场Charge Density 静电荷密度激励

4.交变电场求解器激励源

交变电场的激励源相对简单，仅有一个激励源类型。选中所要施加激励的物体，单击菜单栏中的“Maxwell 2D/Excitations/Assign/Voltage Excitation”项，接着会自动弹出如图4-46所示的激励定义对话框。

图4-46　交变电场Voltage Excitation 电压激励

在交变电压激励源设定中，“Value”栏给出的是交变电压值，而“Phase”栏内需要给出的是交变电压的相位。该交变电压的频率需要在求解器设置中给出。