磁性器件
關注創建者：sunflower_2846 創建時間：2016-12-27
磁性器件的實例教程
功率電子與電源系統包含半導體開關器件、磁性器件、控制電路等，既要能滿足基本電性能，又要能滿足各種應用場合的電磁兼容標準，同時要能滿足結構強度和散熱等多物理域問題。所以功率電子與電源系統是一個牽涉各方面理論知識和工程設計的復雜系統。
傳統的設計方法依靠經驗和簡單計算，大量的設計調整和性能優化需要在初步樣品做出來之后通過實驗的方法來進行。而采用仿真的方法，可以在虛擬的軟件平臺中對半導體開關器件進行建模和測試，采用有限元方法對磁性器件進行建模和優化；同時可以集成半導體開關器件、磁性器件和控制電路，對功率電子和電源系統進行整體仿真分析。
另外，通過一些具有特別功能的軟件，可以提取功率電子與電源系統中隱藏的寄生參數，與基本原理電路進行聯合仿真后，可以對其電磁兼容作一些評估和優化；同時，通過電磁場-結構的耦合仿真、電磁場-流體的耦合仿真，可以對功率電子與電源系統的結構強度和散熱性能作一些評估和優化。
Ansys解決方案
針對功率電子與電源系統的發展趨勢，Ansys有完整的解決方案，涵蓋功率電子與電源系統的磁性器件設計分析、開關器件分析、電性能分析、EMI/EMC分析、電源散熱分析、電-熱無縫耦合等技術領域，并在未來會隨著技術熱點和市場需求，不斷拓展。
展開 8、在PEmag中如何添加磁性器件外部引線的電阻和電感？
問題描述：一般的磁性器件如電感和變壓器在測試時，需要外接引線，引線上會帶來額外的電阻和電感，但是PEmag在計算這些磁性器件時是不予考慮的。
解決辦法：PEmag對磁性器件求解完成后，可以通過菜單操作添加外圍引線上的電阻和電感。
★ 步驟：
在PEmag主界面中，點擊菜單Modeler> External Connections, 彈出如下窗口，在相應的線圈上填上外圍引線上的電感和電阻；
來源于：ANSYS官網
Ansys電源系統仿真平臺
電源系統仿真流程
Layout接口及模型assemble功能
無源分析
DC仿真流程
DC仿真結果
DC仿真自動化
DC仿真：SIwave-DC with Icepak Thermal
AC阻抗仿真流程
AC阻抗仿真結果
系統AC阻抗仿真方式
AC阻抗手動優化策略
AC阻抗自動優化策略PI Advisor
CPA提取RLC
無源分析3D求解器：HFSS PI
有源分析
Time domain ripple noise
CPM建模
Full PDN Coverage CPM Generation
System Level PI Analysis Case Study : CISCO & ST
Power Noise Detection & Mitigation with Full PDN Coverage CPM
? Voltage drop(50mV) with regular CPM brings very optimistic result
? Only full PDN coverage CPM(=MCPM) detects severe power noise
? PDN can be only optimized by power noise analysis with full PDN CPM
磁性器件設計
? 磁性器件快速設計工具PExprt
? 磁性器件快速建模工具PEmag
? 電磁場仿真工具Maxwell
‐ 考慮高級材料特性
‐ ACRL、DCRL、漏感
‐ 層（匝）間電容
展開 磁學國家重點實驗室主要研究磁性材料、磁性器件和磁性現象的基礎和應用。以下是一些可能的研究項目和相關軟件工具的示例：
磁性材料研究：
研究新型磁性材料的合成、結構和磁性質。
使用軟件工具如VASP、Quantum ESPRESSO、CASTEP等進行磁性材料的第一性原理計算和模擬。
磁性器件設計和優化：
設計和優化磁性器件，如磁傳感器、磁存儲器等。
使用軟件工具如ANSYS Maxwell、COMSOL Multiphysics等進行磁場仿真和優化。
磁性現象研究：
研究磁性現象，如磁疇結構、磁相變、磁動力學等。
使用軟件工具如OOMMF、Magpar、MuMax3等進行磁性現象的模擬和仿真。
磁性材料應用：
研究磁性材料在磁存儲、磁傳感、磁醫學等領域的應用。
使用軟件工具如Mathematica、MATLAB等進行數據分析和建模。
OOMMF計算特點
OOMMF（Object Oriented Micromagnetic Framework）是用于磁性材料建模和仿真的軟件工具，其主要算法是基于有限元方法（Finite Element Method）和宏觀磁學模型。以下是關于OOMMF的一些常見信息：
計算方式：OOMMF通常是基于CPU進行計算的，支持單核計算或多核計算。它可以利用多核處理器提高仿真的速度和效率。
顯卡圖形要求：OOMMF并不涉及對顯卡圖形的特殊要求，因為它主要使用CPU進行計算。
內存容量要求：具體的內存容量要求取決于模型的復雜度和計算規模。對于大型模型和復雜的仿真，較大的內存容量可能有助于提高仿真的效率和穩定性。
硬盤IO要求：OOMMF在計算過程中會產生大量的數據文件，因此具有較快的硬盤I/O速度可以提高仿真的效率。
展開 開關電源設計涉及電場和電磁學與機械應力、熱和流體的耦合，Ansys可提供一套完整的開關電源設計解決方案，經過多年的市場檢驗，已經在磁性器件設計、半導體器件建模、電磁兼容濾波器設計等方面獲得了客戶的認可。
2022 R1新版本中Maxwell支持多相電機的ECE降階模型生成，改進了感應電機等的效率map圖計算，同時還增強Litz線損耗預測功能，相信會給廣大開關電源客戶帶來更多價值。5月17日，『Ansys 開關電源設計解決方案』網絡研討會即將上線，歡迎開關電源企業設計人員或大型綜合企業的開關電源設計人員預約參會。
時間
5月17日（星期二），16:00-17:00
講師介紹
楊利輝 | Ansys低頻電磁高級應用工程師
多年來從事開關電源電路、磁性器件以及其電磁兼容的仿真及設計，目前在Ansys公司從事開關電源和電機系統方面的技術支持和市場拓展工作。
展開 
磁性器件的最新內容
加入Ansys之前為奧海科技仿真部經理，負責電源、逆變器、功率模塊、磁性器件、監牙耳機等相關的設計、仿真工作。主要研究方向：磁性器件、電源的損耗和EMC仿真優化設計，逆變器、功率模塊的仿真優化設計。
內容簡介：本方案圍繞功率模塊設計平臺，構建了電熱耦合穩態場模擬與自動化流程，形成基于回路的電熱耦合開發路徑，并將熱模型通過 ROM 轉寫為一維 Spice 模型，實現快速聯算與批量分析。
針對開關電源，它能對磁性部件性能和電源電路系統性能進行仿真，在開關電源電路設計、磁性器件性能優化、EMI噪聲仿真這些方面，作用特別大。做那種對電磁兼容性要求高的電源項目，同事用它的比較多。
Saber：
它能把電源系統的各項指標，像環路頻率響應、功率管開關、磁性器件工作情況這些，都分析得很全面。
? 磁性器件快速設計工具PExprt
? 磁性器件快速建模工具PEmag
? 電磁場仿真工具Maxwell
‐ 考慮高級材料特性
‐ ACRL、DCRL、漏感
‐ 層（匝）間電容、相間電容
‐ 耦合系數
‐ 銅損、磁芯 損耗
‐ 磁芯飽和特性
‐ Litz線損耗仿真
? 電熱耦合分析
‐ 電磁場分布式精確損耗到流體場的耦合
‐ 流體場溫度結果反饋到電磁場
模型,并對該模型進行有限元分析,得出了電流密度分布和磁感應強度分布?有限元軟件模擬數據與實際測量數據非常接近,采用有限元軟件可以分析模具的磁感應強度分布,改變軟件各項參數(線圈匝數?模具材料?充磁電流等)可以得到各項參數對電流密度分布和磁感應強度分布的影響,從而量化不同參數對磁場的影響,縮短模具設計周期,提高生產效率?
參考文獻:
[1]胡伯平.稀土永磁材料的現狀與發展趨勢[J].磁性材料及器件
入選理由：針對消費電子中的磁性器件對其他部件的干擾做了比較詳細的分析，對當前消費電子緊湊化設計非常有指導意義。
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3.
磁性器件設計和優化：
設計和優化磁性器件，如磁傳感器、磁存儲器等。
使用軟件工具如ANSYS Maxwell、COMSOL Multiphysics等進行磁場仿真和優化。
磁性現象研究：
研究磁性現象，如磁疇結構、磁相變、磁動力學等。
使用軟件工具如OOMMF、Magpar、MuMax3等進行磁性現象的模擬和仿真。
它確定了磁性器件工作的上限溫度。
居里溫度是由居里夫人的丈夫皮埃爾?居里發現的。
居里溫度代表著磁性材料的理論工作溫度極限，居里溫度的大小由物質的化學成分和晶體結構決定，例如鐵的居里溫度約770℃，鈷的居里溫度約1131℃。
工作溫度與居里溫度的關系：居里溫度越高，材料的工作溫度也相對越高，并且溫度穩定性更好。
雖然有一種懷舊的感覺，但如果平時不常使用磁性元器件，就很容易忘記這些知識。
Ansys Maxwell-低頻二維/三維電磁場仿真軟件
Ansys Maxwell 2D/3D 是用于電機、作動器、電感、變壓器、磁性元器件等各種機電產品開發的電磁場仿真工具。求解對象的電磁場分布可以直觀地顯示出來，具有自動計算電磁力、力矩、電感、電容等設計參數的功能，仿真結果可以方便地與實驗結果進行對比。
從上述損耗結果看，使用碳化硅MOSFET可以極大地降低逆變部分的損耗，提高逆變部分的開關頻率，進一步降低逆變磁性器件的體積和成本。
