ansys鐵芯線圈仿真的案例
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(jié)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(yīng)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(jié)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(xué)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(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，可引導(dǎo)學(xué)生進行開放式實驗，研究平面螺旋線圈的匝數(shù)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(tǒng)中的重要組成部件。線圈的形狀、尺寸、匝數(shù)等均會對無線充電系統(tǒng)的效率產(chǎn)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(yīng)用帶來不便。在實際應(yīng)用中，常采用經(jīng)驗公式。
式(1)中，c為圓心到導(dǎo)體中心的距離，N為線圈 匝數(shù)，w為導(dǎo)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(tǒng)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(shù)為內(nèi)徑20mm，外徑43mm，匝數(shù)為10，每匝導(dǎo)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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