Ansys Maxwell 3D 参数扫描：恒定磁场力矩计算
Maxwell 3D 实战：恒定磁场力矩计算 + 双参数扫描完整教程
在电磁仿真中，参数扫描是快速分析结构尺寸、激励电流对输出结果影响的核心手段。本文以 **3D 恒定磁场（Magnetostatic）** 为例，完整演示：线圈 + 铁块建模、变量定义、力计算、双参数扫描（高度 + 安匝）、结果查看与绘图。
工程创建与求解器设置
- 新建工程：
Project → Insert Maxwell 3D Design，另存为Parametric - 设置求解类型：
Maxwell → Solution Type → Magnetostatic（恒定磁场）
二、3D 建模全步骤
1. 创建线圈（空心圆柱）
- 菜单：
Draw → Regular Polyhedron - 中心：
(0,0,0) mm - 起点：
(1.25,0,0) mm - 轴向：Z
- 高度：
0.8 mm - 边数：36
- 命名：
Polyhedron1
复制粘贴生成Polyhedron2，修改起点为(1,0,0) mm，其余不变。
2. 布尔减运算形成线圈
选中两个多边形 →Modeler → Boolean → Subtract
- Blank：Polyhedron1
- Tool：Polyhedron2
- 重命名为：
Coil - 赋予材料：
copper
3. 创建铁块（参数化高度）
- 菜单：
Draw → Box - 位置：
(-0.5,-0.5,0) mm - X/YSize：1 mm
- ZSize：输入SlugHeight（自动弹窗创建变量）
- 初始值：1 mm
- 材料：
iron
4. 创建求解区域
Draw → Region，Padding Percentage：200%
三、激励与载荷设置
1. 制作电流截面
- 选中 Coil →
Modeler → Surface → Section - 截面平面：YZ
Modeler → Boolean → Separate Bodies- 删除一个面，保留一个并命名：
Section1
2. 加载电流激励
选中 Section1 →Maxwell 3D → Excitations → Assign → Current
- 名称：Current1
- 类型：Stranded
- 值：输入AmpTurns（创建变量）
- 初始值：100 A
四、添加力计算参数
选中铁块 →Maxwell 3D → Parameters → Assign → Force
- 名称：Force1
- 类型：Virtual（虚拟位移法）
五、求解设置（自适应剖分）
Maxwell 3D → Analysis Setup → Add Solution Setup
- Maximum number of passes：5
- Percent Error：1%
- Refinement per Pass：30%
六、参数扫描设置（双变量）
Maxwell 3D → Optimetrics Analysis → Add Parametric
1. 添加扫描变量
1）SlugHeight
- Linear Step
- Start：1，Stop：2，Step：0.5
2）AmpTurns
- Linear Step
- Start：100，Stop：200，Step：50
2. 设置输出计算
切换到Calculations→Setup Calculations
- Category：Force
- Quantity：Force1.Force_mag
Add Calculation → Done
3. Options 选项（建议勾选）
- ✅ Save Fields And Mesh
- ✅ Copy geometrically equivalent meshes
说明：保存场与网格便于后处理；复用几何相同网格可大幅提速。
七、运行计算与查看结果
右键ParametricSetup1 → Analyze
计算完成后：View Analysis Result可直接查看表格：不同高度 + 安匝对应的作用力（N）
绘制曲线图：Results → Create magnetostatic Report → Rectangular Plot
- X：SlugHeight
- Y：Force_mag即可输出力随铁块高度 / 电流变化曲线
八、总结要点
- 参数化建模先用变量定义关键尺寸（如 SlugHeight）
- 恒定磁场算力推荐Virtual 虚拟法
- 参数扫描支持多变量组合，快速做方案对比
- 合理勾选网格复用，计算速度明显提升