電感計算
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
電感計算的視頻教程
Maxwell中電磁分析如何計算電感
Maxwell中電磁分析如何計算電感 電感分析，通過Maxwell軟件可以得到線圈的電感 具體通過以下視頻可以獲取 關鍵詞： 電感， 渦流， 電磁場，線圈，頻率
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基于Comsol和Maxwell的電感仿真及原理講解
什么是電感？電感矩陣 2. 靜態、時域、頻域下電感提取區別 3. 不同結構類型線圈計算電感的方法（2D軸對稱、平行線圈、螺旋線圈） 4. 不規則導體的電感提取 5. 如何采用能量法提取電感 6. 線性電感與非線性電感 7. 激勵頻率對電感的影響
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電感計算的實例教程
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 六、報名方式
點擊鏈接立即報名：http://jishulink.mikecrm.com/PjhtKlI
培訓二：JMAG基礎應用培訓
一、課程介紹：
JMAG是針對電機、發電機、變壓器、電磁閥和電磁傳感器等元器件開發的一款強大的電磁計算軟件，其磁路解析法設計模塊JMAG-Express可以快速地做電機磁路法設計，并可以輸出電機的各種性能指標和各類特性曲線，此外它還可以一鍵生成JMAG-Designer有限元分析模型；其有限元分析模塊JMAG-Designer可以通過電機的建模、材料設置、控制電路設計和網格剖分等前處理功能進行更加細致的有限元仿真計算，再結合軟件的損耗計算、電感計算、效率計算以及它的參數化、優化計算功能，可以實現電磁產品的綜合性能優化。本課程將對JMAG中的一些主要的高級應用功能進行系統的培訓，包括JMAG-Express電機幾何模板制作、JMAG-Designer負載運行計算、永磁電機DQ軸電感計算、永磁電機齒槽轉矩參數化計算，永磁電機轉矩與轉矩脈動優化計算，此外，還包括永磁電機磁鋼渦流損耗計算、永磁電機2D等效斜槽分析等特殊功能的講解。學員完成本課程學習后能夠更加深入地掌握用JMAG軟的高階應用功能，從而提升自身的電機設計水平。
二、培訓對象
1）從事電機、電磁設計開發3年以上的工程師；
2）從事電機結構設計、電機產品測試5年以上的工程師。
三、培訓內容
四、培訓詳情
1、培訓費用：2000元/人。
2、培訓時間：2天。
3、培訓地點：上海市/北京市。
4、配備資料：文本講義一冊，配套模型文件。
五、開班須知
1、報名人數達到5人及以上即開班
2、每月月底前統計報名人數，月初5號前通知報名人員開班情況
3、每月默認第三周周三-周五為培訓日，具體時間請根據最終通知進行。
展開 ?靜磁場分析：用于計算由直流電流或永磁體所引起的空間磁場分布，可以計算磁矢勢A、磁場強度H、磁感應強度B等場量，以及電磁力F等相關物理量，一般用于磁路校核、直流電阻、直流電感計算等應用場合。
? 時諧磁場分析：用于計算正弦/余弦電壓、電流激勵所引起的空間磁場分布，可以計算磁矢勢A、磁場強度H、磁感應強度B等場量，以及渦流損耗等相關物理量，一般用于趨膚效應/鄰近效應分析、損耗計算、交流電阻、交流電感計算等應用場合。
? 瞬態磁場（場-路耦合）分析：用于計算由時變電流/電壓、永磁體所引起的空間磁場分布，可以計算磁矢勢A、磁場強度H、磁感應強度B等場量，以及轉矩等相關物理量，一般用于旋轉/直線電機性能分析、電磁作動器電磁分析等應用場合。
? 靜電場分析：用于計算由電荷密度或電勢所引起的空間電場分布，可以計算電勢V、電場強度E等場量，以及電磁力F等物理量，一般用于變壓器、絕緣子、電力金具等設備絕緣校核以及電容矩陣的計算。
? 直流傳導場分析：用于計算直流電流或直流電壓作用于導體上的穩態電流場，可以計算電勢V、電場強度E等場量，以及電導G等物理量，一般用于電力設備直流絕緣特性分析等計算。
? 交流傳導場分析：用于計算正弦/余弦電壓、電流激勵作用于導體上的時諧電流場，可以計算電勢V、電場強度E等場量，以及電導G等物理量，一般用于分析正弦/余弦激勵下電力設備的絕緣特性等領域。
? 瞬態電場分析：用于計算任意時變電流或電壓作用下的電場分布，可以計算電勢V、電場強度E等場量，以及歐姆損耗等物理量，一般用于分析時變激勵下電力設備的耐壓特性等領域。
展開 問題描述：在計算永磁電機的Ld和Lq時，除了借助于腳本外，還需要激活Maxwell自身的電感矩陣計算功能。在Maxwell中如何實現？
解決辦法：
★ 在項目管理窗口，雙擊需要設置的項目，右鍵，Design Settings
★ 在Design Settings窗口中，選擇“Matrix computation”, 在按下圖示意打鉤看，點“確定”即可
來源于：ANSYS官網
? RMxprt 模塊計算后的模型也可以直接導入至Maxwell3D 三維電磁場計算模塊中，其導
入的方法與導入至Maxwell2D 模塊相類似，但也有區別導入Maxwell3D 模塊后軟件并不自動給出激勵源、邊界條件和網格剖分等設置，僅僅是提供了電機的幾何模型和各部分材料，對于其余的前處理工作仍需要自行設置完成
激勵添加的注意事項：
? 在進行靜磁場計算時，激勵源是以電流形式給出的。這時候我們不需要建立每匝線圈的
模型，因此我們只需要輸入每相總的電流就行了。匝數和電氣拓撲結構只在進行電感計算時考慮。
? Ansoft靜態電感矩陣的計算時基于特定激磁，導體包圍區域的線性磁導條件下計算的，
電感矩陣的計算是對于完整閉合的繞組的，因此要去頂每個繞組的回路關系
? 電感計算：激勵源的設置與繞組排列無關?？紤]電感時，需要輸入線圈的匝數以及線圈
是如何電氣連接的。
? 瞬態計算與靜磁場計算表現不同：沒有自適應的網格剖分。因為在每步瞬態計算時幾何
形狀都不同，很明顯Maxwell不會在每步計算時都響應地重做網格剖分，在動態分析中，將所有的轉子位置進行一次盡可能合力的網格剖分。激勵源設置不同：在靜磁場計算中，僅關注流入導體的總電流，而在瞬態計算中，由于電流時任意的時間函數，我們使用絞線導體（需要明確每個繞組的準確導體數）我們需要創建專用的線圈和繞組。
? 線圈的設置：Maxwell 2D/Excitations/Assign/Coil(設置正負線圈以及導體數)
? 繞組的設置：Maxwell 2D/Excitations/Add Winding(繞組名稱等)。然后向繞組中添加線圈 ? 完成各個槽中繞組設置，在世界電機計算中我們關心的并不是每個槽繞組的參數量，而
是電機每相繞組端的參量，因此需要將屬于每一項的槽繞組歸屬于同一相。
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自動完成有限單元網格剖分、穩態電磁場求解、磁場結果后處理，詳細計算電感參數、銅耗、鐵心的磁滯損耗和渦流損耗、繞組電流、繞組感應電壓、繞組磁鏈、電磁轉矩等。利用二維傅里葉法對徑向氣隙磁通密度、切向氣隙磁通密度、徑向氣隙磁力密度、切向氣隙磁力密度進行頻域分析，得到諧波的幅值、階次、頻率、相角和轉向。
M-Static 項目使用 MS 求解器計算 3D 電感器模型周圍的偏置場。這些字段將自動導出到 EM1 項目。
EM1 項目是一個高頻項目，包括：
DC-DC 轉換器的 PCB 模型（必須手動導入）
來自 M-Static 項目的 3D 電感器模型和場。
轉換器的電路定義和用于協同仿真的瞬態任務仿真。
2. current(winding2)表示當前線圈2感應到線圈1之后，產生感應電壓，再根據電阻和電感計算出電流的變化過程，結果如下
3.inputvoltage表示輸入的電壓值，該算例中線圈2的輸入的結果是0
4.induced voltage表示線圈受到變化的磁場之后產生的感應電壓通過電阻之后，在電阻兩側測量的電壓值，其結果為電流*電阻，而電流和電感和電阻相關，線圈二對應的電壓如圖所示
區別就是電流密度在導體內部是否均勻分布
? Initial current 表示初始電流，容易理解，就是瞬態分析中0時刻/相位的電流是多少，進而影響后續的電流增長情況
? Resistance表示電阻，影響電流數值，其數值表示線圈自身之外，整個導電串聯回路中的電阻（線圈自身的電阻內部設置為0Ω），該數值不能是0，否則電流會無窮大，軟件報錯
? Inductance表示電感，同理為電路中其他導體部分的電感，自身的電感軟件會自動計算
打開電感計算功能
選擇Apparent視在電感
后處理報告中查看瞬態DQ軸結果
(1) Transient D-Q
瞬態DQ軸結果
(2) Machine Options
設置電機參數
(3) 查看結果
結果為時域數據
設置電機參數
(1) 正確設置電機參數
電機極數
DQ軸對齊角度（
2.7 參數計算添加
對于此例子，只需添加電感矩陣計算
1.添加參數計算
a.在管理欄，Parameters右擊選擇Assign >>Matrix。
b.勾選繞組激勵。
2.8 網格剖分
對于渦流求解器，一般用自適應網格剖分功能自動加密，不需要額外設置，對于此案例可能給鐵芯和繞組設定一定的網格規則，讓其初始網格更好。
盡管如此，有些設計者還是在不得已的情況下選擇了螺線電感。計算平面螺旋電感的標準公式通常采用惠勒公式10：
式中，a為線圈的平均半徑，單位為英寸；n為匝數；c為線圈磁芯的寬度（rOUTER - rINNER），單位為英寸。當線圈的c 》 0.2a時11，該計算方法的精度在5%之內。
將ANSYS計算的電感矩陣數據導入Matlab中，根據式(2)計算得到的線圈電感值為3.653 2uH。
此外，利用ANSYS Maxwell軟件可以求出整個求解區域的能量，再通過線圈電感與線圈總能量的關系求出線圈的電感值。
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。
環路電感計算公式：
環路電感 = 信號路徑自感 + 返回路徑自感 - 信號、返回路徑互感
這是一個非常重要的公式！
怎么減小走線的環路電感
從上面公式可以看出，減小環路電感的方法為減小信號路徑和返回路徑的自感，或者增加信號與返回路徑之間的互感。
