基于B站视频手把手教你Maxwell-【案例B203】永磁体电磁力仿真（上）与手把手教你Maxwell-【案例B203】永磁体电磁力仿真（下）整理的学习笔记，视频原作者为搞仿真的晴博。 为了节约流量，使网页更快打开，整理的笔记以文字为主，不会有太多图片，所以最好配合视频来看笔记 我使用的软件版本为2023R1，与原视频软件版本2022R1不同，也有个人操作问题，会使实验结果与原视频不同，一切以原视频为准。

本次实验对Comsol官方案例-永磁体进行复现，其三维模型由永磁体和铁棒两个部分组成，如上图所示。本次实验将建模永磁体周围的磁场，并计算磁铁对铁棒施加的作用力大小，验证其大小是否符合理论值的预计。

本次实验所设计模型尺寸如上图所示。 打开软件，打开Maxwell 3D。先绘制永磁体，永磁体可以看作由yOz平面上的正方形截面(边长20mm)，在xOy平面上沿马蹄形路径环绕而成。 Grid切换为YZ平面，创建一个矩形。属性Position设为0,20,0，YSize设为20，ZSize设为20。 Grid切换回XY平面，绘制截面经过的路径。先画一个线段，其Point1为0,20,0，Point2为-60,20,0。再点击右键Set Edge Type->Center Point Arc绘制一个半圆弧，先点击以下确定圆心，再点击确定圆弧终点，需要注意圆弧的方向。Start为-60,20,0，Center为-60,0,0，Angle为180。 最后从圆弧终点画一个线段，其Point1为-60,-20,0，Point2为0,-20,0。右键Done结束绘制。 （可以先画一个大概，然后在属性界面逐一修改坐标。若发现Lines目录消失，则在Unassigned目录可以找到） 选中截面与路径。右键Edit->Sweep->Along Path，弹出窗口直接点OK，便成功创建了马蹄形磁铁。

由图2可知马蹄形磁铁由永磁体和铁两部分构成，需要对其进行拆分。 Draw窗口Offset Origin（Measure坐标的三个箭头图标）下拉菜单选择Offset，点击马蹄形磁铁原截面的一个位置，建立一个相对坐标系。点击Coordinate Systems->RelativeCS1进入相对坐标系属性界面，修改Origin（坐标系原点）为-40,0,0。 选中马蹄形磁铁，右键Edit->Boolean->Split，弹出窗口的Split using plane（待切割平面）修改为YZ，Keep result选择Both（不删掉被切开两边的任意一边）。OK后便将磁铁切分为两个长方体（永磁体）与弧形（铁）两个部分。 两个长方体还需要进一步切分为两部分（N极与S极），右键Edit->Boolean->Separate Bodies便可将其一分为二。

接下来画铁棒。再建一个相对坐标系，RelativeCS2的Origin设为30,0,10。 在相对坐标系RelativeCS2基础上画一个圆柱，Grid切换回XZ平面，创建完毕后，Center Position修改为0,-40,0，Radius为10，Height为80。（也可以不建，使用原坐标系确定坐标） 画铁棒两端的半球，可以继续建立坐标系，坐标系原点作为球心，也可以用原坐标系确定球心坐标。球的Radius（半径）设为10。 选中构成铁棒的一个圆柱与两个球体，Edit->Boolean->Unite将其合为一体。

可以修改一下各个部件的名字，这里将铁棒命名为Iron_Stick，马蹄形磁铁的永磁体N级与S级分别命名为pm1与pm2，马蹄形磁铁的弧形部分命名为Iron_Arc。

接下来在原坐标系基础上建立空气域，先选择Global坐标系（原坐标系），点击Draw窗口Create Region，Padding Type修改为Absolute Offset（绝对偏移量），Value设为20mm。建好后双击CreateRegion对其大小进行调整（为了与Comsol官方案例保持一致，方便对比），这里将 -X Padding Data设为150mm，其余5项皆设为100mm。

首先定义永磁体的材料，永磁体的材料在材料库中没有，需要自己创建。 双击pm1（N极），Material下拉菜单选择Edit（或者pm1右键Assign Material），点击Add Material。Material Name设为pm_1，Relative Permeability（相对磁导率）保持为1不变，Magnitude（矫顽力）设为-750000A/m。输入矫顽力后，其下方会多出X/Y/Z Component三栏，这表示充磁方向的单位矢量，pm1是N极，在这里它的充磁方向沿X轴正方向，所以充磁方向单位矢量是(1,0,0)，这里X Component填1，Y Component与Z Component填0。 pm2（S极）同理，创建材料命名为pm_2。唯一的区别是其充磁方向沿X轴负方向，故X Component填-1，其余与pm_1一致。 将Iron_Stick与Iron_Arc的材料设置为iron。铁的相对磁导率为4000。

选中铁棒与马蹄形磁铁，右键Assign Mesh Operation->Inside Selection->Length Based，弹出窗口设定尺寸为4mm。

永磁体本身就是激励的一种，不需要再外加激励。 边界条件不需要去设置，静磁场中使用默认边界条件。 右键Project Manager中的Analysis->Add Solution Setup，进入求解设置界面，使用默认设置即可，直接确认。 选中铁棒，右键Assign Parameters->Force，弹出的窗口点击确认。 自此所有设置工作全部结束，点击菜单栏Maxwell 3D->Analyze All开始求解。

Project Manager窗口右键Results->Solution Data可以看到铁棒上所受合力计算结果，本次实验测得大小为6.0057N，与Comsol文档中提供的数据6.1N接近，验证了本次实验的正确性。

不知道为什么，图像与原视频的不同，数值不对。不过铁棒上所受合力与原视频是接近的。