無鐵芯線圈ansys仿真的案例
基于ANSYS Maxwell的平面螺旋型線圈電感仿真分析
我校在開展電磁場實驗過程中，均采用仿真實踐相結合的形式，例如在螺線管線圈磁場的測量實驗中，一方面借助毫特斯拉計和磁感應法對螺線管 線圈軸線上的磁場進行測量，另一方面借助ANSYS Maxwell軟件對空心和鐵芯螺線管線圈進行仿真建模，與實測結果進行對比，查看線圈周圍的磁場分布 情況。通過軟件展示的場圖，可使學生更清晰、直觀地觀察磁場的分布情況。
本文將以平面螺旋型線圈為研究對象，詳細介紹如何在ANSYS Maxwell軟件中建立不含隔磁片和含隔磁片的平面螺旋型線圈的2D和3D模型，提取線圈的電感值，為仿真建模提供指導。在此基礎上，可引導學生進行開放式實驗，研究平面螺旋線圈的匝數對無線電能傳輸效率的影響。
一、平面螺旋型線圈電感值計算
電感是無線充電系統中的重要組成部件。線圈的形狀、尺寸、匝數等均會對無線充電系統的效率產生影響。已有很多文獻對單匝線圈的電感和互感進 行了研究，但其計算公式均為積分公式，給實際應用帶來不便。在實際應用中，常采用經驗公式。
式(1)中，c為圓心到導體中心的距離，N為線圈 匝數，w為導體寬度，注意式中的尺寸單位均采用英寸，1英寸=25.4mm，電感值單位為uH。
圖1為小功率無線充電系統中平面螺旋型線圈實物圖，圖1(a)和(b)分別為不含隔磁片和含隔磁片的線圈，線圈的參數為內徑20mm，外徑43mm，匝數為10，每匝導線的直徑為1mm；隔磁片的直徑50mm，厚度1mm。采用式(1)計算，圖1(a)中不含隔磁片的平面螺旋型線圈的電感值為3.876uH。圖1(b)含有隔磁片的線圈電感值無法通過公式計算得到，需要借助ANSYS Maxwell仿真軟件進行輔助分析。
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