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本文將以平面螺旋型線圈為研究對象，詳細介紹如何在ANSYS Maxwell軟件中建立不含隔磁片和含隔磁片的平面螺旋型線圈的2D和3D模型，提取線圈的電感值，為仿真建模提供指導。在此基礎上，可引導學生進行開放式實驗，研究平面螺旋線圈的匝數對無線電能傳輸效率的影響。 一、平面螺旋型線圈電感值計算 電感是無線充電系統中的重要組成部件。

Maxwell提供了兩種螺旋線的繪制方法，即平面螺旋線（Spiral）何三維螺旋線①在X、Y平面畫10mm圓，點擊【Draw】→【Circle】選擇在X、Y面上繪制10mm圓，如圖所示： ②a.選擇繪制平面螺旋線【Spiral】點擊【Draw】→【Spiral】或者在快捷菜單欄點擊快捷符號，開始螺旋線旋轉法線矢量繪制。

實心管和實心線圈 2. 實心管和梁線圈 3. 束管和束線圈 使用的具體單元類型和接觸模型如下： 三種類型的網格如下： 建模 建模五絲線圈 線圈的半徑為0.3mm，導線的半徑為0.05mm，導線之間的初始間隙為0.0125mm。 情況1：創建了五層實心螺旋線圈，并用SOLID186單元劃分網格；見下圖（a）。

那我們就開始吧：1、在“曲線”選項卡點擊“螺旋”2、在彈出的螺旋窗口中，類型選擇“沿矢量”，方位直接點擊“Z軸”螺旋直徑設置為“50”螺距設為“15”點擊確定3、在“曲線”選項卡中點擊“在任務環境中繪制草圖”創建掃描截面4、在“創建草圖窗口”中類型選擇“在平面上”平面方法為“自動判斷”選擇前視基準平面“ZX

使用螺旋線/渦狀線、掃描等命令繪制橫肋，注意橫肋與圓柱軸線成 30° 角。

由此產生的控制多邊形定義在橫向曲面u方向的區間[0，線圈數n]和v方向的區間[0，1]上。這里，第一個和最后一個控制點固定在(0，0)或(n，1)，而其他所有點在uv平面上可以自由移動。控制點對軸向彈簧幾何形狀的局部影響取決于NURBS曲率（見圖4）。 圖4：uv平面中螺旋的產生和變化 05 仿真模型使用螺旋彈簧的參數化有限元模型進行數值仿真。

5 接下來做掃掠的截面曲線，繪制草圖，這里的草圖參數是自己隨意設置的， 6 使用“曲線長度”延長下螺旋線，方便掃掠后修剪 7 進行掃掠，選擇截面草圖，引導線為螺旋線，方向為面的法向，掃掠后 8 使用修剪體，然后隱藏掃掠 9 繪制草圖，然后旋轉求差 10 鏡像特征，特征選擇草圖和旋轉體，選好平面如圖所示

繪制螺紋截面線時，如果草圖平面無法垂直于圓柱表面，這里的草圖方向方向要選擇相對于面。制作螺母螺紋時，起始位置有一些彎曲，倒角也出現了問題，解決辦法是修改掃掠的參數。把截面選項的插值改為三次。文章來源：CG3DKK

7.在XZ創建一根與x軸夾角30度的直線，然后在XY平面繪制45度夾角的三角形，并進行掃掠 8.圓形陣列這個特征，數量4個，完成后求差

為了簡化為軸對稱模型，有限元模型中的螺紋槽采用環形槽近似而不是真實的螺旋槽，可先用軸對稱模型進行初步評估后再采用真實螺紋模型進行校驗。 圖1 一般而言，專業有限元軟件軸對稱模型默認以縱軸作為對稱軸，截面圖應位于對稱軸右邊（而SolidWorks自帶的Simulation有限元軟件沒有此限制）。

9.點擊螺旋掃描，在FRONT平面繪制如下圖所示的掃描路徑。 繪制如下圖所示的草圖作為掃描的截面。 設置節距值為8。 10.創建基準平面DTM1。 11.選擇掃描曲面，點擊“偏移”，點擊“編輯內部草繪”，在RIGHT平面繪制如下圖所示的草圖。 偏移類型選擇“具有拔模特征”，偏移值為4mm。

新建一個草圖時，正規的操作是：選中某個基準平面，再選擇草圖選項卡里的草圖繪制命令，進入草圖繪制環境；如前述，也可以選中基準平面，根據智能提示選擇新建草圖命令。如上圖所示，進入草圖環境下，可選擇需要使用的線條命令來繪制線條，如果一個區域封閉，自動處于淡藍色上色狀態。草圖工具欄中的命令按類型進行了分區。

8.繼續在XY平面繪制草圖兩個圓。

該算例描繪的是水下機器人在靜水域中，上方四個螺旋槳旋轉引起的流場演化過程。源數據為某時間步，整個流場的速度場。我們對速度場在某一平面進行切片并且疊加上四個螺旋槳的渦量等值面。可視化結果如下圖所示。上述可視化過程可被抽象為四個部分： 數據I/O、數據生成、數據提取和數據渲染。圖注： 以1個GPU為例，展示切片過程中每個步驟的耗時。

我們的目標是做出如下圖的空間草圖： 接下來我們直接看看這個圖如何繪制出來： 01 建立螺旋線和平面拱形

While you draw objects you can also:當你繪制物體的時候，你也可以:l Select Movement Mode as 3D, In Plane, Out of Plane, Along X, Y or Z axis.選擇運動模式為3d，平面，平面外，沿 x，y 或 z 軸。

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。 可以使用方形、六角形或其它形狀的單層螺旋電感。

開放水域螺旋槳分析：該測試用于測試螺旋槳性能。在這里，螺旋槳以 20 RPS 的速度進行測試，測功機以不同的速度運行。牽引水箱對于螺旋槳測試不是必需的。也可以在較小的水盆中進行測試。對于用測功機設置在不同速度下拖入水箱的螺旋槳，記錄扭矩和轉速的精確測量值。在不同的螺旋槳速度下，可以繪制測功機相應的速度圖表，以研究螺旋槳的性能。

但是，當我們在旋轉框架中查看它時，它遵循阿基米德螺旋。如果我們檢查我們的解決方案 T，我們會發現 T 滿足微分力方程，包括科里奧利力和離心力方程。 我們必須要么將我們的復代數移動到線性代數或反之亦然。讓我們在復代數中找到上述微分方程的表示。首先，我們寫 請注意，阿基米德螺線平面和我們選擇的角速度與該平面垂直。

該算例描繪的是水下機器人在靜水域中，上方四個螺旋槳旋轉引起的流場演化過程。源數據為某時間步，整個流場的速度場。我們對速度場在某一平面進行切片并且疊加上四個螺旋槳的渦量等值面。可視化結果如下圖所示。 上述可視化過程可被抽象為四個部分： 數據I/O、數據生成、數據提取和數據渲染。