Elektromagnetyzm to kluczowy obszar w projektowaniu nowoczesnych urządzeń od silników elektrycznych, przez układy antenowe, po złożone systemy radarowe i elektronikę wielkiej częstotliwości. Projektowanie komponentów elektromagnetycznych wymaga dokładnego zrozumienia, jak fale i pole elektromagnetyczne zachowują się w różnych warunkach środowiskowych i konstrukcyjnych.
Nowoczesne oprogramowanie do symulacji elektromagnetycznych pozwala na cyfrową analizę zjawisk takich jak: propagacja fal, sprzężenia elektromagnetyczne, odbicia, straty dielektryczne, efekty naskórkowe, zaburzenia (EMI/EMC), czy wpływ wielkich częstotliwości na jakość sygnału. Narzędzia dostępne w środowisku Ansys oparte są na precyzyjnych metodach numerycznych, takich jak metoda elementów skończonych (FEM), metoda momentów (MoM), czy metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD).
Umożliwiają one analizę zachowania projektowanych urządzeń na etapie wirtualnego prototypowania bez konieczności budowy fizycznych modeli. Dzięki temu można przewidzieć, jak układ będzie działać w realnych warunkach, jeszcze zanim trafi na linię produkcyjną.
Zastosowania:
- Projektowanie i strojenie anten oraz szyków antenowych w różnych środowiskach
- Analiza propagacji fal radiowych i mikrofalowych
Integralność sygnałowa i zasilania (SI/PI):
- Badanie jakości sygnału w szybkich układach cyfrowych
- Analiza stabilności i zaburzeń w systemach zasilania
Interferencje i kompatybilność elektromagnetyczna:
- Symulacja emisji i odporności elektromagnetycznej
- Projektowanie ekranów elektromagnetycznych i filtracja sygnałów
- Projektowanie i analiza maszyn elektrycznych
- Ocena strat i sprawności układów mocy
Elektromechanika i analizy sprzężone:
- Badanie oddziaływań elektromagnetyczno-mechanicznych
- Analiza wpływu temperatury i drgań na układy EM
Radar i skuteczna powierzchnia odbicia (Radar Cross Section):
- Obliczenia RCS dla różnych obiektów i materiałów
- Symulacje układów detekcji i wyznaczanie sygnatur radarowych
Narzędzia Ansys do analiz elektromagnetycznych:
Ansys HFSS to pakiet narzędzi dedykowanych do prowadzenia analiz elektromagnetycznych urządzeń wielkich częstotliwości. Korzysta on z metody elementów skończonych oraz zaawansowanych metod hybrydowych. Umożliwia projektowanie i symulację anten, falowodów, filtrów oraz układów RF i mikrofalowych. Pakiet ten pozwala dokładnie odwzorować propagację fal, straty, sprzężenia oraz wpływ geometrii i materiałów na sygnał.
- Analiza pól elektromagnetycznych w zakresie RF, mikrofal i fal milimetrowych
- Projektowanie anten, szyków antenowych i układów radiowych
- Modelowanie złożonych układów 3D i ich otoczenia
- Obliczenia parametrów S, VSWR, sprzężeń i strat
- Hybrydowe metody rozwiązywania (FEM, MoM, SBR+, itd.)
- Analiza skutecznej powierzchni odbicia (RCS)
- Sprzężenie z narzędziami termicznymi i mechanicznymi
- Obsługa materiałów nieliniowych i anizotropowych
- Parametryzacja i optymalizacja geometrii
- Integracja z narzędziami ECAD/MCAD (np. HFSS 3D Layout)
Ansys Maxwell to narzędzie do analizy pola elektromagnetycznego małej częstotliwości w urządzeniach elektromechanicznych. Umożliwia projektowanie i optymalizację silników, aktuatorów, transformatorów oraz cewek. Wykorzystuje metodę elementów skończonych do dokładnego odwzorowania pola magnetycznego i elektrycznego w środowiskach 2D i 3D.
- Analiza silników BLDC, PMSM, SRM, indukcyjnych
- Obliczanie strat, momentu obrotowego, sił i charakterystyk silników
- Modelowanie materiałów magnetycznie nieliniowych z uwzględnieniem histerezy
- Analizy w stanie ustalonym i nieustalonym (transient)
- Sprzężenie z analizami termicznymi i strukturalnymi
- Projektowanie transformatorów, elektromagnesów i cewek
- Obsługa obliczeń 2D i 3D
- Parametryzacja i optymalizacja geometrii
- Analiza strat w rdzeniu i uzwojeniach
- Wbudowane szablony maszyn elektrycznych (Electric Machine Toolkit)
Ansys SIwave to specjalistyczne narzędzie do prowadzenia analiz integralności sygnałowej (SI), integralności zasilania (PI) oraz kompatybilności elektromagnetycznej (EMI/EMC) w płytkach PCB. Umożliwia symulację zachowania sygnałów wielkiej częstotliwości, rozkładu prądów, strat mocy oraz zaburzeń EM w układach elektronicznych, wspierając projektowanie niezawodnych i zgodnych z normami urządzeń.
- Analiza SI/PI w płytkach PCB
- Symulacja emisji zaburzeń elektromagnetycznych (EMI)
- Wyznaczanie impedancji, przesłuchów i czasów propagacji sygnału
- Analiza stabilności zasilania i rozkładu napięcia w sieciach zasilających PDN
- Wbudowane modele IBIS i S-Parametrów
- Import projektów ECAD (Altium, Cadence, Siemens itd.)
- Współpraca z Ansys HFSS, Q3D, Icepak i Mechanical
- Weryfikacja zgodności z normami EMC
- Automatyczne generowanie modeli do analiz systemowych
Poznaj specjalistyczne produkty Ansys
Znajdziesz tu zaawansowane narzędzia do analizy pól elektromagnetycznych w pełnym zakresie częstotliwości — od małych częstotliwości w maszynach elektrycznych, po mikrofale i fale milimetrowe. Ansys oferuje rozwiązania do projektowania i optymalizacji anten, układów RF oraz płytek PCB. Wspierane są także analizy integralności sygnałowej i zasilania, chłodzenia elektroniki, a także prognozowanie niezawodności i czasu życia komponentów w rzeczywistych warunkach pracy.
Ansys Q3D Extractor
- Ekstrakcja parametrów zastępczych RLC z geometrii 3D (PCB, BGA, konektory, szynoprzewody)
- Symulacja sprzężonych efektów pasożytniczych w strukturach wielowarstwowych
- Integracja z ECAD i MCAD (np. z HFSS, SIwave, Icepak)
- Analiza rozkładu prądów i strat przewodzenia
- Wyznaczanie modeli symulacyjnych do użycia w analizach SI/PI oraz SPICE
- Obsługa wielkich częstotliwości i prądów impulsowych
- Modelowanie ekranowania, złącz, ścieżek i warstw
- Możliwość sprzężenia z analizami termicznymi i CFD
- Analizy zgodne z wymaganiami norm automotive, aerospace, power electronics
- Parametryzacja i optymalizacja
Ansys Icepak
- Symulacje konwekcji, przewodzenia i promieniowania ciepła w 3D
- Analiza chłodzenia aktywnego i pasywnego
- Modelowanie radiatorów, wentylatorów i otworów wentylacyjnych
- Automatyczne generowanie siatki CFD pod układy elektroniczne
- Integracja z projektami ECAD (np. SIwave, HFSS, Mechanical)
- Analiza wpływu zjawisk cieplnych na wydajność komponentów
- Obsługa złożonych geometrii i warunków brzegowych
- Sprzężenie z analizami elektromagnetycznymi i mechanicznymi
- Predykcja hotspotów i przegrzania w systemach elektronicznych
- Narzędzia do parametryzacji i optymalizacji termicznej
Ansys Electronics Desktop
- Wspólne środowisko dla HFSS, Maxwell, Q3D, Icepak, Mechanical, Twin Builder
- Obsługa analiz elektromagnetycznych, obwodowych i systemowych
- Możliwość sprzężonych symulacji EM–termicznych–mechanicznych
- Wbudowany edytor 3D oraz obwodowy (circuit design)
- Obsługa symulacji parametrycznych i wariantów projektowych
- Integracja ECAD/MCAD (Altium, Cadence, SolidWorks itd.)
- Automatyzacja procesów symulacyjnych (Ansys ACT, Python)
- Synchronizacja wyników i analiza w czasie rzeczywistym
- Wizualizacja rozkładów pola, sygnałów i parametrów układu
- Elastyczne zarządzanie projektami wieloetapowymi
Ansys Sherlock
- Automatyczna analiza na podstawie plików ECAD (Gerber, ODB++, IPC-2581)
- Przewidywanie czasu życia komponentów (lata, cykle, MTBF)
- Analiza zmęczeniowa połączeń lutowanych
- Symulacje obciążeń mechanicznych, termicznych i wibracyjnych
- Ocena ryzyka pęknięć, rozwarstwień i odkształceń
- Biblioteka materiałów i modeli niezawodności
- Integracja z Ansys Mechanical, Icepak i LS-DYNA
- Raporty zgodne z normami branżowymi (np. MIL-STD-810G, JEDEC)
- Możliwość weryfikacji projektów automotive, aerospace i przemysłowych
- Narzędzia do szybkiego porównywania wariantów projektowych
Przykładowe zastosowania produktów:
