磁性器件的案例
行業應用方案 | 功率電子與電源系統
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 ANSYS知識庫 | PExprt相關（四）
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電源完整性仿真方案
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的計算利器---高速計算設備硬件配置推薦
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 
報名 | Ansys 開關電源設計解決方案
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 新能源電動汽車電控模塊熱設計技術解析
新能源電動汽車電控模塊的熱設計解析：核心是流道設計、配合攪拌摩擦焊工藝技術，另外對其中的磁性器件進行整體灌封并在水冷板上設計凹凸結構，結合界面材料直接大面積接觸水冷板上下兩個接觸面，從而有效的減小傳導熱阻和接觸熱阻，設計導熱的方向性，使水冷板的吸熱容量達到它的極限，從而有效提高整體散熱效率。
電源仿真軟件深度剖析與實用指南
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。它用硬件描述語言(MAST)和單內核混合仿真方案，能建出特別精準、完善的系統仿真模型。不過它仿真速度慢，適用那種對分析功能要求高，又不太在乎仿真時間的復雜項目。
（三）熱學仿真軟件
ICEPAK：
Fluent公司開發的，專門給電子產品工程師做電子熱分析用的軟件。它能處理曲面幾何，用的是fluent求解器，還集成在ANSYS里。我做電子產品熱設計項目的時候，常用它來模擬熱量傳遞，設計散熱方案。
FLOTHERM：
MentorGraphics公司開發的，專門針對電子器件/設備熱設計的仿真軟件。從元器件級、PCB板和模塊級，到系統整機級、環境級，它都能做熱分析，功能特別全。做大型電子設備熱設計的時候，可以用它來做全面的熱分析。
（四）力學仿真軟件
ANSYSMechanical：
集成在ANSYS里的結構分析仿真軟件，能做線性和非線性力學模擬，像靜力學、動力學和疲勞分析這些都能做，特別適合解決各種工程結構問題。是用來做那種對電源設備外殼結構強度有要求的項目；
ABAQUS：
達索公司開發的非線性有限元分析軟件，特別擅長處理復雜的工程問題，像材料的塑性、蠕變、疲勞這些。
展開 電動汽車用高壓直流繼電器選型與匹配
另外設備做力學振動試驗時，因為振動臺有一定漏磁，支架容易磁化，同樣會對繼電器產生磁性干擾。
3.4 安裝缺陷分析及對策
汽車是一個移動的系統，為確保汽車在運行環境中維持整個電池系統的正常工作，所選擇繼電器產品需具備一定抗振能力。因此在選用繼電器時，除了必須注意繼電器的使用力學環境條件，不要超標使用，還必須注意繼電器的安裝要求。如果發生諧振，振動量級就會超過器件的使用條件。超規范使用會大大降低繼電器的可靠性。
繼電器應避開電磁場千擾。要注意繼電器周圍電磁環境，如變壓器、電感器件、電機、扼流圈、磁控部件、動量輪等器件（部件）對繼電器的影響。目前常見的中度混合動力車上，高壓繼電器一般都離電源變換器及電機控制器很近，它們內部磁性器件比較多，設計時都要認真考慮磁性器件對繼電器的千擾。另外，繼電器本身也是磁性器件，它們之間也會產生電磁千擾，因此其周圍控制板也應采取相應的防電磁千擾措施。
3.5 繼電器與熔斷器匹配
在電動汽車動力電池系統中，通過高壓繼電器與熔斷器的協同配合，才能實現對負載以及電池的有效保護，為電動汽車的安全工作保駕護航。目前電動汽車常用的高壓直流熔斷器為限流式直流熔斷器，其具有開斷時間短、分斷能力強的特點。
圖4為典型的電動汽車電氣原理圖，從中可以看到車載高壓繼電器在電動汽車上的使用情況。
正極主繼電器(10)與負極主繼電器(11)的主要功能是對動力電池實現過電流保護；按控制板要求實現為各用電負載［驅動電機(1)、電機控制器（2)]可控供電。快充正極繼電器(6)與快充負極繼電器(9)的主要功能是對動力電池及快充回路提供快充過電流保護；按快充電流程要求實現對電池組(12)可控充電。
展開 報名倒計時 | 2026電力電子技術創新研討會
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。該平臺可對復雜電學與熱學行為進行半定量、較高精度預測，為功率模塊設計優化提供支撐。
11:40-12:25 | 熱力耦合仿真在汽車電子助力轉向(EPS)電控單元(SCU)可靠性中的應用
演講嘉賓：汪兵兵｜博世華域轉向系統有限公司 硬件仿真主管
致力于通過仿真對轉向系統電磁、EMC、電子散熱、可靠性進行正向設計，具有十二年的仿真工程經驗。目前主要負責BHSS電子電氣硬件相關的仿真工作，帶領團隊解決熱可靠性、EMC可靠性問題。
內容簡介：電控單元（SCU）作為汽車電子助力轉向系統（EPS）最核心的零部件之一，其可靠性對于汽車智能、安全行駛至關重要。本次分享旨在介紹博世華域可靠性設計、可靠性試驗流程和方法，并通過實際案例闡述下熱力耦合仿真在電子可靠性領域中的作用。
13:15-14:00 | SST中高壓中頻變壓器關鍵技術和仿真需求
演講嘉賓：陳為 教授｜福州大學
福州大學電氣工程與自動化學院教授，中國電源學會會士，兼任中國電源學會常務理事、磁技術專委會名譽主任委員，全國磁性元件與鐵氧體標準化技術委員會委員，IEC/TC51專家。曾在美國佛里尼亞理工大學電力電子中心（CPES)訪學，曾在臺達電子上海研發中心從事技術開發和管理。研究領域包括電力電子磁性元件技術，電磁兼容分析與診斷，電磁檢測，工程電磁場分析與應用，無線電能傳輸等。
展開 磁性材料的居里溫度與工作溫度
居里溫度
（Curie temperature，Tc）又作居里點（Curie point）或磁性轉變點。是指磁性材料中自發磁化強度降到零時的溫度，是鐵磁性或亞鐵磁性物質轉變成順磁性物質的臨界點。低于居里點溫度時該物質成為鐵磁體，此時和材料有關的磁場很難改變。當溫度高于居里點時，該物質成為順磁體，磁體的磁場很容易隨周圍磁場的改變而改變。
更通俗講，鐵磁物質的磁化強度隨溫度升高而下降，達到某一溫度時，自發磁化消失，轉變為順磁性，該臨界溫度為居里溫度。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。
磁體的最高使用溫度取決于其本身的磁性能和工作點的選取。對同一磁鐵而言，工作磁路越閉合，磁體的最高使用溫度就越高，磁鐵的性能就越穩定。所以磁鐵的最高使用溫度并不是一個確定的值，而是隨著磁路的閉合程度而變化。
以上是對居里溫度概念的介紹，生活中利用居里溫度原理的地方也不少，其中家用電飯煲就是利用居里溫度實現自動跳檔的。
展開 活動推介 | 本周Ansys 2022 R1新品發布系列網絡研討會
5月17日 | Ansys 開關電源設計解決方案
簡介：Ansys開關電源設計解決方案，經過這幾年市場的檢驗，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；再加上Litz線仿真等新功能，Ansys開關電源解決方案會為廣大客戶帶來更多的價值！
報名鏈接：https://v.ansys.com.cn/live/lvrYMZxJ?source=sunpro
5月18日 | Fluent Meshing新功能及演示
簡介：在2022 R1中，Fluent Meshing支持在流程中支持更多貼近具體工程應用的任務，例如，特征的任意陣列，薄板特征結構化網格劃分等，可以滿足電池，電機等復雜產品對于網格數量和質量的要求。
報名鏈接：https://v.ansys.com.cn/live/Bim34Fyc?source=sunpro
5月19日 | Ansys Rocky離散元特點及案例介紹
簡介：Ansys Rocky基于DEM方法，能夠高保真的模擬顆粒(無論是顆粒時纖維，殼體以及任意形狀) 的運動，幫助研究工程設計中流體，傳熱以及結構相關的問題。在傳統行業和新興行業中都有廣泛的應用，例如農業和重工業、采礦和礦物加工、生物制藥、消費品、過程工程工業、油氣等。本報告重點向大家分享Rocky的特點以及一些行業案例。
報名鏈接：https://v.ansys.com.cn/live/iGGYx18H?source=sunpro
來源于：ANSYS
展開 
ANSYS知識庫 | PExprt相關（二）
問題描述：PExprt建立的磁性器件模型經過求解后，可以用多種語言描述，如何設置
解決辦法：
★ 步驟：
在PExprt界面下，點擊菜單 Options>Preferences，彈出如下界面：
在彈出的界面中點擊Modeling Language按鈕，彈出如下界面，可以根據需要選擇最后模型的描述語言：
來源于：ANSYS官網
華中科技大學柳林組JMCA: 新型熱噴涂3D打印技術制備大尺寸高韌性Fe基非晶合金及其復合材料
在所有非晶體系中，Fe基非晶合金因其高強度（3-4 GPa）、優異的耐腐蝕性能以及相對低廉的原料成本，在表面涂層、磁性器件等諸多領域具有廣泛的應用前景。然而，目前有兩大因素限制了Fe基非晶合金的工業應用，其一為非晶尺寸限制；其二為低塑性與低斷裂韌性。
2013年，研究人員首次嘗試用選區激光熔化（SLM）3D打印技術制備出了Fe基非晶合金。SLM技術的基本原理為采用高能激光束完全熔化非晶粉末，然后逐層疊加成形。盡管激光掃描能夠獲得足夠高的冷卻速率，保證足夠的非晶結構的形成，但激光掃描引起的高溫度梯度會在樣品中產生極大的熱應力，導致大量微裂紋的形成。因此，基于SLM技術（其他傳統3D打印技術情況類似）制備的Fe基非晶合金往往表現出極差的力學性能（如壓塑強度<300 MPa, 斷裂韌性為<1 MPa m1/2）。因此，開發新型3D打印技術, 對于制備大尺寸、力學性能優異的Fe基非晶合金十分重要。
【成果簡介】
最近，華中科技大學材料科學與工程學院柳林教授課題組的張誠等人，開發出一種新型超音速熱噴涂3D打印(簡稱TS3DP)技術，利用粉末表面熔化以及超音速沉積作用，克服了激光3D打印技術引起的高溫度梯度以及熱影響區等限制，在大氣環境下成功制備出超大尺寸，高致密度（99.7%），近乎100%非晶相，且具有良好斷裂韌性的Fe基非晶合金。更為重要的是，該技術可極其方便地添加任意比例的第二相，制備力學性能更有優異的非晶基復合材料。例如，將Fe基非晶合金與傳統316L不銹鋼粉末復合制備的Fe基非晶基復合材料，其強度達到1.8GPa，斷裂韌性超過20 MPa m1/2 （是鑄態Fe基非晶的4倍）。研究發現，該非晶合金及復合材料具有優異斷裂韌性主要歸因于熱噴涂產生的扁平狀層間結構，阻礙裂紋貫穿性擴展，從而提高材料的斷裂韌性。在此基礎上，輔以預制模板，就可以打印出形狀較為復雜的三維非晶零件。
展開 使用共模濾波器降低噪聲的對策
從嚴格意義上講，共模濾波器并不是電感器，而是磁性器件，是降噪對策中的重要部件。
共模濾波器
共模濾波器的結構是兩個繞組繞在一個磁芯上，相當于兩個電感組合在一起（見下圖）。當繞組中流過電流時，磁芯產生磁通，針對急劇的電流變化，起到使電流不易流通（扼流）的作用。這與電感的自感作用相同。
共模濾波器基本上起到共模電流不流通、差模電流流通的作用。關鍵在于這2根導線沿同一方向繞在一個磁芯上。
如圖所示，差模電流是在2根導線上往復流動，因此磁芯產生的磁通方向相反，磁通抵消，因此不能起到扼流作用，而是直接通過。
相比之下，共模電流的流向相同，因此磁通量增強，電流不易流過。也就是說，共模電流＝共模噪聲難以通過，被濾除。
使用共模濾波器降低噪聲的對策
由于這里提到開關電源的噪聲，因此在下面給出作為電源的輸入濾波器使用的示例。
該圖是在“開關電源的輸入濾波器”中使用過的圖，如圖所示在電源的輸入線插入共模濾波器。與用于信號線的共模濾波器相比，用于電源線的共模濾波器使用差模阻抗較大的分裂繞組結構的。這些產品一般作為電源線用共模濾波器推出，其差模噪聲消減效果也值得期待。
展開 [分享] 2017ANSYS用戶技術大會資料下載
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彈箭發射過程模擬的關鍵問題及解決辦法
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