ansys電磁線圈模擬的案例
在 COMSOL 中模擬電磁線圈
AC/DC 模塊最常見的用途之一是模擬電磁線圈及其與周圍環境的相互作用。今天，我們將研究在對線圈進行建模時需要牢記的一個關鍵概念：閉合電流回路。如果你的工作涉及線圈建模，通過這篇文章，你將對這個主題有一個全面的了解。
如何在 COMSOL Multiphysics 中模擬基本線圈
讓我們從一個簡單的導線示例開始。如下圖所示，一根導線彎曲成一個環并連接到一個恒定的電壓源——電池。由于存在電壓差，電流將通過導線流動。整個導體的電流大小和方向可以通過歐姆定律和電荷守恒方程以及一組邊界條件來計算。
連接到直流電壓源的一個非常簡單的電磁線圈。
對于這根單匝線圈，我們可以考慮一端接地的邊界條件，即電勢為零，而另一端的電勢較高。電流不能在其他地方流入或流出導線，所以電絕緣條件適用于其余的邊界。這個問題可以用 COMSOL Multiphysics AC/DC 模塊中應用的有限元方法來解決。
由于計算出的電流流動，產生了一個圍繞導線的磁場。這是一個向量場，具有大小和方向，可以通過安培定律計算。我們感興趣的是學習如何模擬這個磁場，以及它如何與其他物體相互作用。
由于我們的目標是學習線圈建模，所以不會關注源本身發生了什么。我們將假設存在一個提供恒定電壓或恒定電流的設備。我們也不關心線圈和源之間的電線，而是假設它們在電氣上無關緊要。基于這兩個假設，我們認為，一個合理的線圈計算模型可能看起來像下圖所示的模型，該圖顯示了單匝線圈以及由于電流流動而產生的周圍磁場。
單匝線圈的計算模型。導線中的電流（黑色箭頭）會在周圍空氣域產生磁場（彩色箭頭）。
實際上，在解決上述模型的過程中，還有一些其他的假設。首先，我們可以看到，線圈周圍有一個圓柱體，代表空氣域。這是我們求解磁場的計算域。這是一個有限域，但磁場實際上將無限延伸到離線圈很遠的地方。
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科學家使用亥姆霍茲線圈來產生均勻的磁場，用于研究電磁場及其特性。在 MRI、光譜學、磁阻測量和設備校準中都會使用這類設備。這篇文章，我們將介紹什么是亥姆霍茲線圈，為什么它如此重要，以及使用仿真方法對其進行設計。
使用亥姆霍茲線圈產生均勻磁場
磁場由移動電荷產生，當電荷在空間中移動或旋轉時，能夠建立磁場。當磁場不均勻時，物體在各處的磁場均不同。但是，通過兩個相同線圈的特殊排列（稱為亥姆霍茲線圈）可以得到非常均勻的磁場。
亥姆霍茲線圈用于為需要特定磁場的實驗產生均勻磁場或抵消外部磁場，如地球磁場。其他應用還包括確定磁屏蔽效果、量化電子設備對磁場的敏感性以及校準導航設備。
陰極射線在亥姆霍茲線圈中彎曲成一個圓圈。圖片來源：Sfu。根據 CC BY-SA 3.0授權，通過 Wikimedia Commons 共享。
在設計亥姆霍茲線圈時，很自然地會提出一個問題：磁場的均勻性如何，距離應多遠？我們可以借助 COMSOL Multiphysics? 軟件來回答這個問題，。
分析亥姆霍茲線圈的磁場
亥姆霍茲線圈的幾何形狀由兩個相同的圓形線圈組成，它們之間間隔一個半徑。線圈均勻纏繞，以使電流以相同的方向流動。反過來，這又會產生均勻的磁場，其中主要部件平行于兩個線圈的中心軸。這種均勻性可以歸因于平行于線圈軸的兩個場分量的總和以及垂直于這些相同軸的分量之間的差。
亥姆霍茲線圈示意圖。
為了對線圈進行建模，我們使用 COMSOL 軟件內置的 3D 磁場 接口，該接口在 AC/DC 模塊中可用。這個例子中，線圈由 10 匝導線組成，有 0.25 mA 的電流通過。
亥姆霍茲線圈教程模型的幾何結構。
從下圖中，我們可以看到兩個線圈之間的磁通密度。請注意，紅色箭頭表示磁場的強度和方向。
展開 【ansys電磁實例】【APDL】-1-自由空間線圈軸心磁場計算（附視頻）
一 模型描述：
圓柱形線圈，放置于自由空間。參數見圖
二 前處理
單元類型solid97,線圈和空氣相對磁導率均為1 。線圈掃掠網格劃分，空氣四面體網格。線圈定義局部柱坐標施加環形電流。
1 單元類型
2 材料
3 建模
空氣
布爾操作
彈出對話框-pick all
4 定義屬性
定義局部柱坐標
定義體屬性，需要將線圈的坐標系定義為11號
5網格
【5月30日-6月02日 南京】ANSYS Maxwell電磁閥及電磁繼電器模擬分析專題
一、給方法解決以下關鍵問題
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3、所有實例緊緊圍繞ANSYS Maxwell電磁閥及電磁繼電器模擬分析為核心目標，進行實操模擬訓練
二、8個實例模型貼近工程實戰操作
實例01：螺旋線圈磁場仿真
實例02：繼電器2D場分析
實例03：電磁閥3D場分析
實例04：繼電器電磁力參數化分析
實例05：電磁閥電磁力最優化分析
實例06：電磁閥熱分析
實例07：電磁閥穩態磁熱耦合
實例08：繼電器瞬態磁熱耦合
三、本質問題與差異化
1、工程案例積累：專注CAE仿真計算，有大量的工程案例
2、關注計算結果：把仿真分析結果運用到產品中是核心理念
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五、時間地點
2019年5月30日-6月02日 南京
（第一天報道，上課三天）
六、課程大綱
七、培訓費用
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