ansys maxwell 線圈
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys maxwell 線圈的視頻教程
聊聊Ansys Maxwell中的無線充電線圈仿真怎么做
聊聊Ansys Maxwell中的無線充電線圈仿真怎么做 適用人群：從事高低壓輸變電設備、電機、變壓器、電磁閥、傳感器、電子設備等相關行業工程師，具備一定的電路、電磁場理論基礎、已初步了解Ansys Maxwell軟件操作的人員。
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ansys maxwell 線圈的實例教程
摘要：平面螺旋型線圈是無線充電系統中的重要部件。利用ANSYS Maxwell軟件對平面螺旋型線圈的電感值進行了仿真分析，在圓柱坐標系中建立了不含隔磁片和含隔磁片的線圈2D和3D模型，仿真結果與實測結果相符合，說明建模方法是正確的。最后研究了線圈匝數對線圈電感值和耦合系數的影響，一方面，對無線充電系統線圈的研究設計提供了有益參考；另一方面，也可作為電磁場與電磁波課程的仿真實驗，成為教學的補充。
關鍵詞：平面螺旋型線圈；電感值；ANSYS Maxwell；隔磁片；耦合系數
電感是基本電路元件之一，在工程中廣泛應用導線繞制的線圈。例如，在電力系統中廣泛應用電抗 器抑制諧波和限制短路電流，電抗器是用導線繞制 成螺線管的形式，稱空心電抗器。在無線充電系統中，線圈是能量傳輸的關鍵部分，為了提高傳輸效率，研究者嘗試使用不同形狀的線圈，如圓形、四邊形和多邊形等。由于線圈的材料、幾何形狀、匝數、尺寸及兩線圈的位置都可能影響耦合系數的大小，進而影響電能傳輸效率，因此需要對諧振線圈進行優化設計，為實物設計和實驗提供設計依據。平面螺旋型線圈較薄且不占體積，在手機、電動汽車等無線充電器中得到了廣泛應用，研究表明平面螺旋型線圈可實現高效電能傳輸。此外，無線充電線圈中大量使用軟磁鐵氧體制成的隔磁片，其材質和形狀對提高無線充電的效率和電磁兼容方面均具有重要作用。
ANSYS Maxwell是一種電磁場有限元分析軟件，它功能強大，具有電場、靜磁場、渦流場、瞬態場分析模塊，是工程設計人員和研究工作者的重要工具。電磁場課程公式多且概念抽象，學生普遍反映難學、難懂、難用。電磁場是一種特殊形式的物質，無法直 接觀察。
展開 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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團體報名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報名，1人免單
ANSYS老用戶：￥3200元/人
在維護期內的用戶：￥2400元/人
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展開 并可將壓力分布和噴油燃料和電磁閥結構的之間的換熱系數導入ANSYS Mechanical作為邊界條件進行電磁閥的結構力學分析。另外，ANSYS Fluent計算的壓力結果作為載荷邊界條件加入了在Maxwell的計算。
整個分析過程在ANSYS Workbench平臺下的流程如下：
Workbench多物理場耦合仿真流程
根據提供的電磁閥模型stp格式的CAD文件，直接輸入到workbench平臺下的MAXWELL 3D中，對其各部分部件分配材料，如下圖：
因為該電磁閥是直流電源供電，所以沒有渦流損耗和磁滯損耗，主要是線圈通電的銅損，仿真結果如下圖，從圖中可以看出，電磁閥的損耗主要集中在線圈上，與理論推導一致。
所以重點考察線圈繞組上的損耗，輸入ANSYS Mechanical, 考察系統溫升。如下圖
線圈繞組焦耳損耗分布
Maxwell計算線圈生熱導入Mechanical
然后進行流體分析計算。本案例中的原始CAD模型只包含了固體區域，比如活門，彈簧，銜鐵，墊圈，頂桿等，做CFD仿真分析需要事先將流體域（通流域）抽出來，并設定相應的邊界條件。
以控制口0.5mm開度情況為例，原始模型和抽取出來的流體以及網格如下圖所示：
流體域網格
Fluent設置好相應的邊界條件后，將流體計算壓力和對流系數邊界條件在workbench平臺下導入Mecahnical進行力學分析。
該電磁閥結構分析的幾何模型及有限元如下，彈簧模型采用Mechanical的彈簧單元進行簡化。整個電磁閥結構結構左端固定，導入Maxwell計算的生熱計算溫度分布，之后導入Fluent計算的壓力分布和對流換熱進行結構應力分析。結構熱應力分析參考溫度為室溫22°。
展開 該電磁閥模型采用ANSYS Maxwell電磁場分析計算線圈繞組的生熱，計算得到的結果導入ANSYS Mechanical的熱分析模塊計算電磁閥的溫度分布，再將計算的結果導入ANSYS Mechanical結構分析模塊進行熱應力分析。同樣采用ANSYS Fluent計算電磁閥噴油燃料的流場分布，包括壓力，速度分布等。并可將壓力分布和噴油燃料和電磁閥結構的之間的換熱系數導入ANSYS Mechanical作為邊界條件進行電磁閥的結構力學分析。另外，ANSYS Fluent計算的壓力結果作為載荷邊界條件加入了在Maxwell的計算。
整個分析過程在ANSYS Workbench平臺下的流程如下：
Workbench多物理場耦合仿真流程
根據提供的電磁閥模型stp格式的CAD文件，直接輸入到workbench平臺下的MAXWELL 3D中，對其各部分部件分配材料，如下圖：
因為該電磁閥是直流電源供電，所以沒有渦流損耗和磁滯損耗，主要是線圈通電的銅損，仿真結果如下圖，從圖中可以看出，電磁閥的損耗主要集中在線圈上，與理論推導一致。
所以重點考察線圈繞組上的損耗，輸入ANSYS Mechanical, 考察系統溫升。如下圖
線圈繞組焦耳損耗分布
Maxwell計算線圈生熱導入Mechanical
然后進行流體分析計算。本案例中的原始CAD模型只包含了固體區域，比如活門，彈簧，銜鐵，墊圈，頂桿等，做CFD仿真分析需要事先將流體域（通流域）抽出來，并設定相應的邊界條件。
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電感是基本電路元件之一，在工程中廣泛應用導線繞制的線圈。例如，在電力系統中廣泛應用電抗 器抑制諧波和限制短路電流，電抗器是用導線繞制 成螺線管的形式，稱空心電抗器。在無線充電系統中，線圈是能量傳輸的關鍵部分，為了提高傳輸效率，研究者嘗試使用不同形狀的線圈，如圓形、四邊形和多邊形等。
該電磁閥模型采用ANSYS Maxwell電磁場分析計算線圈繞組的生熱，計算得到的結果導入ANSYS Mechanical的熱分析模塊計算電磁閥的溫度分布，再將計算的結果導入ANSYS Mechanical結構分析模塊進行熱應力分析。同樣采用ANSYS Fluent計算電磁閥噴油燃料的流場分布，包括壓力，速度分布等。
該電磁閥模型采用ANSYS Maxwell電磁場分析計算線圈繞組的生熱，計算得到的結果導入ANSYS Mechanical的熱分析模塊計算電磁閥的溫度分布，再將計算的結果導入ANSYS Mechanical結構分析模塊進行熱應力分析。同樣采用ANSYS Fluent計算電磁閥噴油燃料的流場分布，包括壓力，速度分布等。
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
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