Maxwell绘图 坐标系简介

Maxwell绘图 坐标系简介

Ansys Maxwell 提供四种坐标系用于绘图：全局坐标系、相对坐标系、表面坐标系和实体坐标系。

全局坐标系（Global Coordinate System）

系统默认的坐标系，固定且无法编辑删除。

相对坐标系（Relative CS）

用户自定义坐标系，可以基于现有坐标系平移或旋转获得。

表面坐标系（Face CS）

建立在实体平面上，常用于电机中永磁体表面，创建坐标系定义永磁体的充磁方向，当永磁体随着转子运动时，其充磁方向保持不变。

实体坐标系（Object CS）

与面坐标系类似，但定义的目标为实体。

所有的坐标系均会显示在三维模型窗口左侧的模型树中。点击 Coordinate System 前的 + 号，可以展开坐标系。当前处于工作状态的坐标系会在右下方出现红色 W 标识。

图一：模型树中的坐标系

相对坐标系（Relative CS）的创建

相对坐标系有三种创建方法：偏移（Offset）、旋转（Rotated）、偏移和旋转（Both）。

偏移（Offset）：

• 相对于现有坐标系，通过相对位置移动新坐标系的原点，来创建新坐标系。（只改变原点，不改变X轴、Y轴、Z轴方向）

旋转（Rotated）：

• 相对于现有坐标系，通过旋转坐标轴，来创建新坐标系，坐标系原点不变，X轴、Y轴、Z轴方向均发生改变。

偏移和旋转（Both）：

• 利用以上偏移和旋转角度来创建新坐标系，坐标系原点和X轴、Y轴、Z轴同时发生变化。

偏移（Offset）创建坐标系方法：

1. 选定基准坐标系（两种方法）：

• a. 通过模型树中【Coordinate Systems】下单击坐标系名称来选择需要操作的坐标系。(推荐)
• b. 执行以下操作：菜单栏中点击【Modeler】→【Coordinate System】→【Set Working CS】，出现对话框，在对话框选择需要操作的坐标系，点击【Select】。

图二：通过模型树选择坐标系

2. 创建相对坐标系（两种方法）：

• a. 选择快捷栏【Draw】→【Relative】→【Offset】快捷键(推荐)
• b. 执行以下操作：菜单栏中点击【Modeler】→【Coordinate System】→【Create】→【Relative CS】→【Offset】

3. 选择相对坐标系原点（两种方法）：

• a. 在绘图区中直接单击选择新的坐标系原点
• b. 在绘图区右下角的状态栏中，使用下拉菜单选择用于表达坐标的系统（笛卡尔（Cartesian）、圆柱（Cylindrical）、球形（Spherical））以及选择使用相对坐标（Relative）还是绝对坐标（Absolute），如图四，然后在X、Y、Z框内填入坐标，单击回车，完成创建

图四：添加新相对坐标系的原点坐标

旋转（Rotated）创建坐标系方法：

1. 选定基准坐标系（两种方法）：

• a. 通过模型树中【Coordinate Systems】下单击坐标系名称来选择需要操作的坐标系。(推荐)
• b. 执行以下操作：菜单栏中点击【Modeler】→【Coordinate System】→【Set Working CS】，出现对话框，在对话框选择需要操作的坐标系，点击【Select】。

2. 创建相对坐标系（两种方法）：

• a. 选择快捷栏【Draw】→【Relative】→【Rotated】快捷键(推荐)
• b. 执行以下操作：菜单栏中点击【Modeler】→【Coordinate System】→【Create】→【Relative CS】→【Rotated】

3. 选择性相对坐标系的X、Y轴方向，然后进行新坐标系旋转角度设定（两种方法）

• a. 在绘图区中利用鼠标首先选择X轴方向，然后选择Y轴方向。
• b. 在绘图区右下角的状态栏中，使用下拉菜单选择用于表达坐标的系统（笛卡尔（Cartesian）、圆柱（Cylindrical）、球形（Spherical））以及选择使用相对坐标（Relative）还是绝对坐标（Absolute）。如图四
• 在X、Y、Z框中键入相对原点坐标来规定X轴方向，单击回车，然后键入Y轴方向位置，即可完成相对坐标系的建立，Z轴方向会自动根据右手法则生成。

表面坐标系（Face CS）的创建

面坐标系（Face CS）建立在实体平面上，常用于电机中永磁体表面，创建坐标系定义永磁体的充磁方向，当永磁体随着转子运动时，其充磁方向保持不变。

操作方法：

1. 选择基准面

• 更改鼠标选择方式：在绘图区单击右键，依次选择【Select Objects】→【Face】，进入表面选择模式，在绘图区选择要建立的表面坐标系基准面。

图五 选择基准面

2. 选择创建表面坐标系（两种方法）：

• a. 选择快捷栏【Draw】→【Face CS】快捷键(推荐)
• b. 执行以下操作：菜单栏中点击【Modeler】→【Coordinate System】→【Create】→【Face CS】

3. 选择新表面坐标系的原点和X轴方向（两种方法）：

• a. 在绘图区基准面上直接单击所选择的新坐标系原点位置
• b. 在绘图区右下角的状态栏中，使用下拉菜单选择用于表达坐标的系统（笛卡尔（Cartesian）、圆柱（Cylindrical）、球形（Spherical））以及选择使用相对坐标（Relative）还是绝对坐标（Absolute），然后再X、Y、Z框中键入CS原点坐标。
• 注意：原点位置必须位于基准面上，否则会报错
• 然后，定义新表面坐标系的X轴方向，与原点位置定义相同。设置完成后，新定义的相对坐标系会添加到模型树中，默认名称为FaceCSn。

图七 FaceCS建立

实体坐标系（Object CS）的创建

实体坐标系作用于面坐标系相同，主要是在某一实体上创建新的坐标系，坐标系会随着实体的移动、转动而同时变化。

与相对坐标系的创建相同，可以使用偏移（Offset）、旋转（Rotated）、偏移和旋转（Both）三种方式创建。

创建的坐标系及其基准面或者实体属性均可在模型树中【Coordinate Systems】下找到。选择某一坐标系，可以在属性窗口中进行原点位置和方向的修改。

图八 实体坐标系

图九 坐标系属性窗口