ansys計算電感的案例
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。
展開 在 COMSOL 中計算電感
為了求解由非磁性材料組成的電氣系統的穩態與頻域電感矩陣和交流電阻，COMSOL Multiphysics? 軟件 6.0 版本對 AC/DC 模塊的磁場，僅電流接口的功能進行了擴展。這對于分析印刷電路板和電源總線系統非常有用，因為可以計算總電感和部分電感。然而，我們需要理解部分電感的概念才能正確解釋和使用這個功能。接下來，讓我們來了解更多詳細內容！
定義和計算總電感和部分電感
為了理解總電感和部分電感，我們假設一個正方形線圈模型，如下圖所示。當電流沿著這個閉合回路流動時，周圍空間會產生磁場。我們可以通過求解總電感 和流過線圈的電流 I，由公式 定義和計算總電感 （通常簡稱為“電感”）。這個直徑 1mm 電線的方形環路，邊長為 2cm，總電感為 50.6nH。
位于球形自由空間域內的通過無限元域 截斷的正方形空芯線圈，可以由理論公式計算出總電感。
該模型使用了由 無限元域 截斷的球形域，整體建模方法與 COMSOL 案例庫中的亥姆霍茲線圈案例非常相似，其中同時使用了 磁場，僅電流 接口和磁場 接口進行計算，并證明了這些公式給出的結果相同。
盡管 磁場、僅電流 和 磁場 接口都可以使用，但這兩個公式之間存在許多差異。現在，我們只關注使用 注磁場，僅電流接口需要滿足的三個要求：
不存在導磁材料，例如電感器磁芯。
所有導體采用實體建模。
不僅可以計算總電感，還可以計算部分電感。
很顯然，本示例中的圓線環形線圈模型滿足前兩個要求，因此我們現在只需要關注第三點：部分電感的計算。
雖然總電感的概念需要一個完整的電流環路才能定義，但部分電感的思想是將整個環路細分為多個部分，每個部分都貢獻了各自部分的自感和互感。這些貢獻疊加后產生整個環路的總電感。
展開 AnsysWB-功率電感器電磁仿真 ￥10
功率電感器是許多低頻功率應用的核心部分，例如，它們用于開關電源和 DC-DC 轉換
器。電感器與特定頻率下工作的大功率半導體開關結合使用，可提高或降低輸出電壓。
相對較低的電壓和較高的功耗對電源的設計提出了很高的要求，尤其是對電感器的要
求很高，設計電感器時必須考慮開關頻率、額定電流和高溫環境。
功率電感器通常有一個磁芯來增加它的電感值，從而在保持小尺寸的同時降低了對高
頻的要求，磁芯還減少了對其他設備的電磁干擾。只有粗略的解析公式或經驗公式可
用于計算阻抗，因此設計階段需要借助計算機仿真或測量。
展開 基于ANSYS HFSS三維集成電感設計
(a) 主視圖
(b) 側視圖
圖1.1 三維集成電感截面圖和俯視圖
基于 TSV 的三維集成電感的電感值和性能由工藝參數和設計參數決定，工藝參數取決于采用的工藝制程，包括 TSV 的尺寸參數和 RDL 金屬的尺寸參數。在設計三維集成電感時，可以通過調整設計參數來得到特定電感值和特定面積的電感，設計參數包括電感匝數、TSV 排列的距離等。三維集成電感中的 TSV 呈矩陣形式分布，所有參數都在圖1.1中進行了標注。如下表1介紹了三維集成電感的工藝參數與設計參數及其取值大小。
2、三維集成電感等效電路模型
圖2.1 等效電路模型
如圖2.1所示的是電感的單π型等效電路，其中 Cline 為電感金屬線之間的寄生電容，R0 和 L0 分別為金屬線的寄生電阻和寄生電感，Cox為氧化層電容，Rsub 和 Csub 指襯底的寄生電阻和寄生電容。
3、基于HFSS仿真建模及結果
圖3.1 HFSS仿真模型
基于ANSYS HFSS設計仿真模型如圖3.1所示，介質為玻璃，分別對三維集成電感的電感值、品質因數、電容值以及電阻值進行仿真計算。其中電感計算公式為；Q因子計算公式為；電容計算公式為；電阻計算公式為。
圖3.2 電感值vs頻率
圖3.3 Q因子vs頻率
圖3.4 電容VS頻率
圖3.5 電阻VS頻率
仿真結果如圖3.2-圖3.5所示。可見，在頻率較低時，電感值穩定在直流電感值 1.4nH 附近，而在自諧振頻率點（37.18GHz，電感值為0 的頻率點）附近電感值迅速增大，這是三維電感發生諧振的緣故。當頻率大于自諧振頻率時，電感值為負，此時三維集成電感不再表現出感性。品質因數隨著頻率的增大先增大后減小，品質因數峰值為 35.9，所處頻率點為 15GHz，當超過自諧振頻率時，品質因數也變為負。
展開 
ANSYS Maxwell在疊層電感 PCB繞組變壓器、無線充電線圈等磁集成應用高級班
培訓內容：
第一天
★ ANSYS仿真產品體系及技術發展趨勢
★ ANSYS電磁產品Maxwell 3D應用與簡介
★ 案例：繞線電感仿真案例+demo
★ 案例：LTCC電感仿真演示和練習
★ 高頻變壓器電磁仿真方案介紹
★ 案例：高頻變壓器電磁仿真demo
第二天
★ Maxwell高頻變壓器專用ETK工具介紹
★ Maxwell高頻變壓器專用ETK工具使用練習（含PExprt介紹和練習）
★ PCB板繞組變壓器案例介紹和demo練習
★ ANSYS解決無線充電線圈方案介紹
★ 無線充電線圈仿真電感、耦合系數等demo
★ 答疑
培訓講師： ANSYS認證工程師
收費標準： ￥4000/人，包括培訓費、資料費、書籍費、證書費和上機費（學員食宿自理）
電腦：學員自帶筆記本為主，ANSYS公司提供12臺電腦
上課時間：2016年6月15日-16日（上午9點-12點，下午1點30-5點）
上課地點：ANSYS原廠深圳分公司：深圳市福田區金田路4028號榮超經貿中心1009
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報名方式：填寫報名回執表發送Email或傳真至深圳分公司（0755-82550670）
深圳聯絡人：莊百興 18675506525 baixing.zhuang@ansys.com，0755-82552976
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團體報名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報名，1人免單
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展開 智能計算時代的電子仿真--Ansys AEDT、Ansys Lumerical與智能計算相結合【6月11直播】
AI的大熱也使電子仿真進入了智能計算時代，這一時代，計算不再局限于傳統的數值運算，而是具備感知、學習、推理和決策能力，推動各領域向智能化、自動化、精準化方向變革。
Ansys一系列電子仿真軟件也順應時代與智能化計算相結合，AEDT和Lumerical分析工具可進行高頻、低頻、電子散熱、光電等領域的仿真分析；Lumerical等產品可以結合智能化計算進行光子學的優化和逆向設計。
6月11日，Ansys推出網絡研討會『智能計算時代的Ansys仿真軟件-微電子應用』，了解智能計算時代的電子仿真，下方預約了解學習??
時間：6月11日（星期三），16：00-17：00
內容簡介：Ansys 的軟件家族中的AEDT和Lumerical分析工具，可以進行高頻、低頻、電子散熱、光電等領域的仿真分析，具有廣泛的用途和廣大的用戶。Ansys AEDT產品可以結合智能化計算方法，高效率的評估微電子器件的PI/SI等特征。AEDT產品也可以結合智能化計算方法，進行高精度電學物性、熱學物性和力學物性的高精度計算。Lumerical等產品可以結合智能化計算進行光子學的優化和逆向設計。本次講座將從PI/SI，高精度物性以及光子學等方面向用戶介紹Ansys產品與智能化計算的結合。
講師：
張國軍 | 中潤漢泰資深Ansys產品工程師
資深Ansys產品工程師，智能化計算工程師，北京理工大學碩士。在經典仿真與智能化計算方面有較多經驗積累，參與眾多汽車、國防項目的仿真咨詢和深度開發。
展開 MatlabGUI界面調用Ansys計算并輸出計算結果
.*'},'File Selector'); strh = [Pnameh,Fnameh];
pathname = Pnameh;
set(handles.text1,'String',strh);
[temp1,temp2] = xlsread(strh);
set(handles.uitable1,'Data',temp1);
% Update handles structure
guidata(hObject, handles);
為了讀取圖示方框中的數據，并用到ANSYS的APDL文件中，需要字符串的讀取和合并，首先需要使用str2num函數把字符串轉換成數值，如果沒有輸入值時，使用缺省值。
將兩個txt合并成test3.mac作為APDL語言開始的參數定義，生成test3.mac之后再使用system函數調用ANSYS的求解器，并讀取test3.mac進行計算
在計算之前，是不能生成圖片的，這時需要設置只有點擊“開始重構”按鈕之后，其他按鈕才可用。
點擊按鈕開始計算之后，會分別輸出兩個名為residualstress.jpg和deformation.jpg的圖片，對應的語句為
/image,save,'E:\GUIRStest\residualstress',jpg
設置當點擊“生成殘余應力云圖”和“生成角變形云圖”時，會讀取圖片的路徑并使用imshow生成圖片。
至此，一個簡易的MatlabGUI界面調用ANSYS計算并輸出圖片就完成了。
展開 Ansys Speos | 新型計算方法：使用 GPU 提升計算速率
前言
Speos 在2022R2版本中正式推出 GPU 計算功能，相比于 CPU 計算，相同HPC32配置，高性能顯卡在仿真計算中將會更顯計算優勢，在仿真數據量大、材料屬性復雜、光源種類多的條件下，Speos 視覺模擬會消耗更多仿真計算時間。當模擬參數設置偏差，或者視野選擇不準確，重新模擬耗費的時間會很長，GPU 同樣提供實時預覽 preview 功能，快速檢查視覺模擬對參數設置和視野選擇的準確性，通過 GPU 持續渲染，得到從低精度到高精度的實時模擬效果，一旦發現模擬出現問題可以隨時停止，修改參數后再重新模擬，提高了模擬效率，新版本發布中，GPU preview 同樣可以保存實時渲染結果為XMP。
GPU計算能力
1 - 打開任意仿真，建立視覺模擬模型，與常規的亮度模擬相同，在 speos 中建立光源（包括環境光），探測器，零件材料，逆向模擬。
2 - 在file-speos option中，勾選顯卡選項，會顯示32HPC運算。顯卡性能越高在計算中越能體現計算速度。
3 - 點擊inverse/direct simulation，在tools中選擇GPU計算。
4 - GPU計算性能說明，同樣對于108光線數，相同光線數GPU A6000的計算速度相當于CPU 600核左右，而仿真結果相同。
5 - GPU計算同樣支持Speos core的計算。
展開 Ansys Zemax | 公差的標準怎么計算的，如何確認計算細節?
這篇文章將整理幾個常用的確認細節的方法，不同的情境有不同的方法，共有以下主題：
當我們說 “計算標準標準” 時，Zemax OpticStudio做了什么
簡介標準標準種類
說明衍射MTF平均/子午/弧矢.的計算方式
使用 “SAVE” 公差操作數紀錄靈敏度靈敏度計算過程
利用蒙特卡羅蒙特卡羅存檔了解公差擾動如何被執行
如何列出所有蒙特卡羅蒙特卡羅檔案的隨機數參數
當我們說 “計算標準” 時，OpticStudio做了什么
以下的敘述主要關乎標準的計算，不管我們是做靈敏度分析或是蒙特卡羅分析，都適用。
標準
首先我們要花一點時間說明標準本身，才說明優化等其他動作。在公差分析時，我們所做的事情，就是重復擾動指定參數 (例如組件偏心、傾斜)，并計算在該條件下的 “標準” 是多少，并與原始設計或規格相比分析。
這個標準可以是易懂的物理參數，例如某個視場 (Field)、某個波長下的光斑半徑或子午 MTF。也可以是多個相似的參數用某種方式平均，例如子午 MTF與弧矢 MTF的平均，或是多個視場下的MTF平均 (通常是RMS)。甚至標準可以是經由復雜計算而來，不具實際物理意義。OpticStudio中有許多內建的標準，也提供完整的自定義功能讓用戶設計自定義標準。 (請參考本文章下面的 “簡介標準種類” )
視場
另一個公差分析中常被混淆的觀念是視場 (Field)。當計算標準時，如果視場字段選用Y-對稱或XY-對稱，事實上OpticStudio并非讀取使用者的Field設定。而是先找出最大視場，然后乘以-1.0、-0.7、0.0、+0.7以及+1.0。若是Y-對稱，則共有Y方向的5個視場，若是XY-對稱，則包含XY方向共有9個視場。
展開 ANSYS AQWA計算案例 | 海洋平臺波浪載荷的計算和傳遞
ANSYS系列產品主要專注于工程結構的CAE仿真分析，通過仿真模擬來掌握海洋平臺等工程結構的安全性、可靠性。采用ANSYS仿真，可以在設計階段就把設計風險降低，并充分掌握海洋平臺在各種惡劣載荷條件下的響應和工作狀態。
2
分析方法
波浪運動是一個隨機過程，而通常結構物強度計算校核需要得到確定的結果，所以需要采取一定的分析方法對波浪載荷進行處理。目前規范中的使用方法主要是設計波方法。設計波通常是簡化的規則波，可以采用水動力軟件直接計算波浪對平臺的載荷。
波浪載荷的傳遞，并不僅僅是載荷的施加，還需要考慮水動力結構的網格模型和強度校核模塊的網格模型的差異，包括單元類型的差異、單元位置和形狀的差異。在載荷傳遞的過程中，需要考慮網格的匹配。
3
波浪載荷計算與傳遞
一般來說，海洋平臺在海面上受到的與波浪相關的載荷包括靜水壓力、動水壓力和運動產生的慣性載荷。其中，靜水壓力可以在ANSYS Mechanical中直接施加，但是動水壓力和運動的慣性載荷需要采用水動力軟件計算。采用ANSYS AQWQ可以方便的計算出波浪的動水壓力以及海洋平臺運動產生的慣性載荷。
在ANSYS系列軟件中，要將AQWA計算的波浪載荷傳遞給Mechanical進行進一步的強度校核，可以采用兩種方法：
（1） 通過ANSYS AQWA-WAVE計算加載的APDL命令傳遞；
（2）通過中間格式文件采用OC系列命令傳遞。
文章來源：安世亞太
展開 Ansys Workbench應譜計算-小白案例 ￥10
Ansys Workbench應譜計算-小白案例
假設分析一個簡單的鋼結構框架在地震作用下的響應。案例參數如下：
結構類型：鋼結構框架
材料屬性：
彈性模量 E=2.1×1011?PaE=2.1×1011Pa
泊松比 ν=0.3ν=0.3
密度 ρ=7850?kg/m3ρ=7850kg/m3
幾何尺寸：
框架高度：3 m
框架寬度：4 m
梁和柱的截面：矩形截面，寬度 0.1 m，高度 0.2 m
反應譜數據：
反應譜為地震加速度反應譜，單位為 gg（重力加速度）。
反應譜數據如下：
周期 (秒) 加速度 (g)
0.1 0.5
0.5 1.0
1.0 0.8
2.0 0.4
步驟如下：
1. 創建項目
打開ANSYS Workbench。新建一個項目，拖入一個 Modal 分析系統和一個 Response Spectrum 分析系統。將 Response Spectrum 系統的“Setup”單元格拖放到 Modal 系統的“Solution”單元格上，建立連接。
2. 幾何模型
右擊 Modal 系統中的“Geometry”單元格，選擇“New DesignModeler Geometry”創建幾何模型。進入 DesignModeler 后，首先檢查單位：Units（單位）：在界面頂部選擇合適的單位（如 mm、m、inch）。如果單位不對，可在 Tools → Options → Units 里更改。
1）選擇繪圖平面：
在 Tree Outline 里展開 XYPlane / YZPlane / XZPlane。
展開 
ANSYS Mechanical多工況計算結果組合 附Ansys多工況組合的方法下載
ANSYS Mechanical可以非常方便的對不同工況計算結果進行組合（如比例放縮、加減等），用到的工具為Solution Combination，具體方法如下。
若同一個分析模塊中，將不同工況設置為不同載荷步進行計算，則可通過以下完成：
1，在分析設置analysis setting中設置載荷步；
2，選擇model，菜單欄會出現solution combination選項，點擊該選項；
3，選中樹形欄中的solution combination，在右側表中選擇相應載荷步進行組合，即可完成結果疊加。
若分析的模型在不同的分析模塊中，如下所示，方法與在一個模塊中類似；
選擇solution combination后，在右側表分析模塊選擇相應的模塊以及該模塊對應的載荷步，完成不同模塊計算結果的疊加。
下載地址：Ansys多工況組合的方法
展開 ansys之——計算結果重新導入ansys進行后處理
號)，僅施加初應力計算，則結果是應力基本為零(這是必然的)，位移是向上的。顯然是觀察不到應力的，則要想將計算后的應力用ansys處理是達不到目的的。
3. 如果將xbl2.txt中問題A處的!號去掉，即修改了邊界條件，這時計算能夠得到相同的應力(與xbl1.txt比較)，也可以觀察結果了，但位移又與xbl1.txt計算的不符合，這個問題怎樣處理呢？
如何用ANSYS_WB做一桿斯諾克，采用顯示動力學模塊計算臺球碰撞問題,私信郵箱獲取計算文件。
采用ANSYS_WB的顯示動力學模塊模擬臺球碰撞問題，對于臺球碰撞屬于短時間接觸，計算所需要的時間步長足夠小才能捕捉到短時間的接觸過程，并且我們希望每個時間步計算應該足夠快，不然硬件吃不消的。
理論上ANSYS_WB 中
瞬態結構模塊
和
顯示動力學模塊
都可以模擬這樣一個臺球碰撞過程，但是
瞬態結構模塊是采用隱式積分算法
，隱式積分可以使得時間步長很大，但每個時間步需要多次迭代才能達到收斂，時間步過多，計算時間將非常大，
顯示動力學模塊采用顯示積分
，時間步可以非常小足以捕捉瞬間碰撞行為，且不需要在每個時間步上進行剛度矩陣總裝，每個時間步計算非常快。因此這里采用顯示動力學模塊進行模擬。
有感興趣的朋友們
私信郵箱獲取計算文件
哦，創作不易，歡迎大家點贊轉發支持筆者。
計算結果
教程：Step by Step
建模：
采用ANSYS自帶的建模軟件進行建模，不做介紹。
計算模塊建立：
拖動Explicit Dynamics模塊到WB工作區域(左邊是我已經計算完的模塊，拖到一個獨立的區域了)。
材料定義：
雙擊Engineering Data,建立新材料，選擇各向同性材料，輸入密度，模量，泊松比。
模型導入：采用ANSYS自帶的建模軟件進行建模，并導入顯示動力學計算模塊中。
剛性體定義：將臺球和臺球桌面定義為剛性體
網格劃分：
相互作用定義：小球間接觸采用摩擦接觸。
展開 流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應
業務方向：流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應。
聯系電話：王經理 15900979745
