1、MagNet 軟件操作說明 前言本說明文件以TEAM 21B問題為例，介紹MagNet軟件的基本操作步驟。對一個項目的分析包括以下步驟。建立幾何模型編輯和設定材料設置線圈和電路連接設置邊界條件設置剖分網格參數求解后處理目錄1MagNet界面介紹22TEAM21B問題介紹43定義新材料54建模75建立線圈116設置邊界條件和網格參數147求解178后處理199電磁和熱耦合仿真231. MagNet界面介紹安裝MagNet和相應的License后，可以運行MagNet。在Windows系統中，點擊開始>程序>MagNet>MagNet啟動MagNet。其主要的界面如下。16141

2、5131211109875613241） 下拉式菜單File：新建、打開、保存文檔，輸入、輸出模型、動畫等Edit：Undo、Redo，拷貝，粘貼，刪除。各種類型的選擇功能等。Draw：光標方式，畫直線、圓弧、圓等，移動、旋轉、鏡像等，布爾操作等Model：生成實體，對實體進行操作，生成線圈，運動部件等等。Boundary：各種邊界調節，表面阻抗，簿壁特征等Circuit：打開電路窗口，設置電阻、電感、電容、開關、換向器等電路元件，進行連接、移動、對齊等。Solve：選擇求解器，設定求解參數、時間步長等。View：各種視圖選項和設定，光柵網格等。Tools：動畫、腳本工具，場量探針，各種工具條

3、的顯示與關閉，鍵盤、后處理的打開和關閉操作等。Window：窗口操作等。Help：多個幫助文件，對應相關操作的日志文件等。2） 邊界條件：磁力線平行（默認），磁力線垂直，奇對稱，偶對稱等邊界條件的設定3） 腳本，運行或記錄腳本，VBS格式的文件4） 直線、圓弧網格剖分分段設定工具5） 模型視圖旋轉調節6） 模型視圖角度調節7） 對構造線和實體的移動、復制、旋轉、徑向等操作8） 電子元件，用在電路窗口中9） 電子元件的排列10） 項目操作窗口Object：對文件中的元件，線圈，電路等設定操作Material：定義，編輯材料庫Coil：對線圈定義，電壓電流激勵，匝數，導體截面積等。Problem：

4、求解問題列表Field：顯示求解后的各種場量，生成動畫等View：各種視圖參數11） 選取工具，選擇構造線，構造面，實體線，實體面，實體等。12） 畫線、圓弧、圓等構造線的工具13） 生成實體工具，拉伸，旋轉，多段掃描等方式生成3D實體。14） 模型及結果顯示窗口15） 電路圖窗口，在必要情況下，要對電路進行適當外電路連接。16） 鍵盤輸入坐標窗口另外，后處理窗口可以通過Tools>Post Processing Bar打開，顯示求解模型的儲能、磁鏈、電壓、電流、運動等數值。2. TEAM 21B問題介紹TEAM21問題主要描述磁性或非磁性鋼板中的雜散損耗和磁場分布問題。其中模型B要求計

5、算兩個勵磁線圈的激勵磁場（方向相反）在一塊鋼板（A3）中的損耗。模型尺寸如下：其中A3鋼板的電導率為6.484×106 S/m，非線性的磁化曲線和磁滯損耗曲線如下表所示。線圈參數：300匝，導體截面積13.4mm2，勵磁電流10A（50Hz，rms），電導率5.7143×107S/m。原文參考：pumag.co.uk/problems/P21familydefinition(20051008).pdf3. 定義新材料MagNet自帶多種材料。如果需要輸入新的材料，可以在Material頁面下右鍵點擊UserDefinedMaterials，選擇New User Materi

6、al，然后根據向導，設定電，磁，損耗，熱等特性。特性基于溫度，可以輸入多個數據或多條曲線。如鐵心損耗，可以輸入50Hz和60Hz曲線。根據向導，可以設定B模型提供的A3_TEAM21鋼板材料和Copper: TEAM21銅材料。模型中所用到的材料會單獨顯示在ModelMaterials中。如果模型中的新材料是在別的計算機上建立，在本計算機上打開模型時，該材料會以Ø 標出。鼠標左鍵點中該材料，直接拖到UserDefinedMaterials中成為自己的材料庫中的成員。如果模型中的某材料和已有材料的參數不一致，會以標出，此時在ModelMaterials中右鍵點擊該材料，選擇Update

7、 Model Material，即可以把ModelMaterials中的相應材料屬性更新為UserDefinedMaterials中的同名材料。模型自帶的材料特性是不能更改的。但是在生成新材料時，可以選中某已有材料，拷貝所有的特性到新材料中。材料庫列出了所有可以應用到模型中的材料。當用戶在某個部件中使用某一個材料時，該材料的備份會保存在部件中，使得部件的描述更完整。因此，將單獨一個部件的文件發送給相關同事時，不需要將整個材料庫發送給對方。4 建模Step 1，畫構造線根據模型的對稱性，只建立1/4模型即可。啟動MagNet，在Object 下點中文件名（即項目名），右鍵屬性，在Units頁面下

8、，設定單位為毫米，毫秒，赫茲，攝氏度。保存文件，例如保存為TEAM21B_step1.mn。*.mn為MagNet可以識別的文件后綴，此文件可以在ElecNet和ThermNet中打開，即模型在Infolytica系列軟件中是通用的。在View頁面下可以設定曲線的顯示方式，例如可以設定一度為一段顯示。在右側建模窗口中畫構造線，構造線是畫在構造面上（Construction Slice），默認的構造面是XY平面，它是可以移動到任意位置或任意平面上。根據B模型的尺寸，應用線和圓弧工具，畫出如圖所示的構造線。實際坐標是通過鍵盤輸入窗口（Keyboard Input Bar）輸入的，或在窗口中用鼠標輸

9、入。Keyboard Input Bar在Tools下可以打開。如畫一條從（3，0）到（7，8）的線段，先點擊add Line，再在Keyboard Input Bar里面輸入起點（3，0），回車，再輸入（7，8），回車，即得到該線段。如果連續如此輸入，則得到首尾連接的多條線段。可以在View菜單下打開或關閉光柵（Construction Grid）。通過Set Construction Grid可以設定光柵尺寸。在Draw 菜單下，可以設定Snap Modes。構造線也可以以dxf格式從外部導入，通過File菜單中的Import實現。導入前先要對模型設定相應的單位。然后再經過拉伸、旋轉等生成

10、3D實體。Step 2，生成實體采用其他CAD軟件建立的2D/3D模型可以方便地與MagNet接口。可導入/導出的文件類型包括：AutoCAD, SAT, CATIA, PRO/E, IGES, STEP, INVENTOR等。模型也可以直接在MagNet里面建立。基于Raster Graphics技術，通過畫線，圓弧，圓或它們的組合，生成封閉區域，再對這個封閉區域做拉伸，旋轉等來生成實體。2D作圖是在Construction Slice上完成的，默認的Construction Slice是XY平面。當然這個Construction Slice可以移動到3D空間的任何地方，再作圖和生成實體。用

11、“Select Construction Slice Surfaces”選擇線圈構造線所圈起的區域，生成名為Upper Coil的線圈。彈出對話框，設定參數，如拉伸距離，選擇材料，定義實體的名字等。用同樣的方法可以生成拉伸長度為260mm，材料為A3_TEAM21的鋼板steel plate。接下來建立空氣包。建立兩個，便于設定網格等。必須注意的是，在生成空氣包時，可以先刪除鋼板和線圈的構造線。這樣可以選擇到所有區域。同時選中Ignore holes。這樣當內部實體移動時，移過的部分會自動被空氣填充。根據B模型尺寸，Upper Coil與中心面（XY平面）的距離是12mm，因此沿Z軸移動此實體

12、12mm。刪除所有的構造線，完整的模型如下圖。5. 建立線圈Step 3，生成線圈線圈是建立在導電實體（Upper Coil）基礎上的，可以生成匝線圈（Stranded）或固體線圈（Solid）。先選擇Upper Coil的Face#3和Face#9，點擊Model菜單中的make simple coil，生成線圈Coil1。在兩個端面上顯示電流的假定流入流出方向。當然，這個方向可以更改。接下來在Coil頁面下設定線圈的屬性，如匝數，電流或電壓激勵，是否把線圈放在電路中等。導體截面積在參數頁面下設定（StrandArea），注意單位是平方米。把所有的線圈都定義好后，如有必要外接驅動電路，可以打

13、開“Circuit>New Circuit Window”，在電路窗口建立設備的驅動電路，并將電路與所分析的模型相連。本模型不需要外接電路。6. 設定邊界條件和網格參數Step 4 邊界條件和網格設定邊界條件定義了在邊界和未求解區域的場分布情況。默認的一元邊界條件是磁力線平行于邊界。對于部分建模的電機，比如只求解一個極或兩個極，則要定義二元邊界條件：奇對稱（Odd Periodic Boundary）或偶對稱（Even Periodic Boundary）邊界條件。本模型所有的邊界都是磁力線平行于邊界面，因此是默認的邊界條件，可以不顯示設定。為提高求解精度和速度，對不同的實體和表面，可以

14、設定不同的網格大小。另外還可以設定直線，圓弧分段來控制網格數，或者設定曲率大小來控制網格數。除了設定網格大小外，在網格求解階次上，不同元件也可以不同，如鋼板設為3階求解，其它設為2階求解。點擊steel plate，右鍵屬性，設定求解階次（Polynomial order）為3階。在Mesh頁面下，設定最大網格尺寸為10mm。Infolytica軟件獨特的3D Mesh Layer技術，可以在有集膚效應的實體表面上設定剖分分層參數，目的是在不大量增加網格數量的情況下提高求解精度。選擇steel plate 的Face4，右鍵屬性，在Mesh Layers頁面下設定參數。選擇steel plat

15、e 的Face6，右鍵屬性，在Mesh Layers頁面下設定參數。7. 求解Step 5 求解設定在Solve菜單下設定求解參數（Set Solver Options）。對非線性磁化曲線，MagNet默認的應用方式是磁化曲線上磁導率是單調下降的。對于向A3鋼這樣的磁化曲線，為了完全使用曲線上的點，需要設定控制參數。在文件名右鍵屬性里參數頁面下設定MaterialIncludeRayleighRegion 參數為Yes。對于較老的版本，可以在參數頁空白行里添加關鍵字UseRayleighRegion>Yes.對不同問題，選擇合適的求解器。如2D或3D、靜態或動態。本模型選擇Time-Ha

16、rmonic 3D，來求解。求解過程，進度顯示如下。根據計算機配置的不同，求解時間大約為58個小時，內存使用小于450Mb。8. 后處理Step 6 后處理操作求解完成后，在Tools菜單下打開Post Processing Bar，顯示儲能，磁鏈，電阻損耗，電流和電壓等結果。如鋼板的渦流損耗為1.9871W。計算鋼板中磁滯損耗工具是以窗體插件的形式實現的。插件名為IntegrateField.frm。在文件菜單下打開IntegrateField.frm，選擇Iron loss，點擊Integrate按鈕，得到磁滯損耗值1.2158W因此，完整模型的鋼板損耗為4×（1.98711.2

17、158）12.8116W，實際模型測量值為12.65W，誤差為1.277%。求解后，可以在“Field”窗口顯示各種場量。如磁力線、磁密，渦流分布等等。對于時間諧振、瞬態和參數化求解的結果，還可以生成動畫。 所顯示的場量數據可以通過“Probe Field”系列工具來提取。另外，可以通過Tools菜單下的Field Sampler工具，來獲得任意點、線、面上的各種數據。比如本模型要求線段（從坐標（5.76,0,0）到（5.76,0,227.5）上的磁密B X分量最大值。可以通過Field Sampler實現。如下圖所示。得到的數據和實際測量值的比較曲線如下圖。二者非常吻合。9電磁和熱耦合仿真S

18、tep 7 MagNet-ThermNet 耦合仿真MagNet和ThermNet耦合仿真，可以得到電磁和熱的結果。首先在建立新材料時，要設定熱特性，如材料的熱傳導率和熱容率。A3_TEAM21和Copper: TEAM21都設定了熱特性。在MagNet建立的模型可以在ThermNet中打開。也可以在MagNet中直接啟動ThermNet。在File菜單中選擇Exit & Start ThermNet，可以直接啟動ThermNet。 在ThermNet中，空氣是不參與求解的，因此先選中Airbox和BigAirbox，右鍵點擊，選Disable，即在ThermNet中，空氣不參與計算。在其