涡流场电感仿真
具体操作步骤:
1、打开Ansys EM 平台,软件会默认给你一个Project1,选中—>右键—>rename可修改项目名称,如图1所示。
图1
2、菜单栏里Maxwell—>Maxwell 3D—>在该项目下新建一个maxwell 三维设计环境,如图2所示,在新建后的环境如图3所示。且此时的求解器类型默认为Magnetostatic(静磁场求解器),后面需要修改。
图2
图3
3、Maxwell 3D —>Solution Type—>弹窗里选择Eddy Current(涡流场求解器),如图4、图5所示。记住要保存项目。
图4
图5
4、在proe里画好一个简单的电感模型,导入到该项目,即Modeler—>Import—>弹窗去找到画好的3D图形文件(该文件形式必须是MAXWELL软件能识别的文件形式),如图6、图7所示。
图6
图7
5、给导入的模型赋予材料,按住CTRL键选中所有铜线线圈—>右键—>Assign Material—>Copper,如图8所示。
图8
6、选中磁芯—>右键—>Assign Material—>这里磁芯可以通过Add Material在材料添加窗口创建磁芯材料,如图9所示。
图9
7、添加材料窗口,主要设置的部分如图9所示,若某个属性不是线性的话,在Type栏里将Simple改为你需要仿真的材料的特性。如图10所示
图10
图10
8、这里为了仿真简单,就采用铁氧体材料,即选中磁芯—>右键—>Assign Material—>ferrite
9、创建计算域Region:Draw—>Region—>弹窗,在弹窗里勾选Pad all directions similarly—>
图11
padding type:percentage offset—>value:100—>ok—>退出弹窗。然后,为了后续设置方便,可先将设置的region给隐藏掉。
图12
11、定义激励:这里是给线圈通电流,所以,要给通过的电流先创建一个电流截面,即选中所有的线圈—>右键—>Edit—>Surface—>Section—>弹窗里选择XY平面—>结果如图14所示,
图13
此时,在图中可以看到一个线圈上有两个截面,且此时该两个截面还是处于同一个平面上,未分开。
图14
所以,在此状态下—>右键—>Edit—>Boolean—>Seperate Bodies—>将线圈的两个截面分开成两个平面,
图15
在分成两个部分之后,一个线圈上的两个截面中的一个默认是被选中的状态,按Delate键,然后,一个线圈上就只有一个截面了。
图16
12、在中间的模型树下选中所有的线圈截面右键—>Assign Excitation—>Current如图17所示。
图17
13、在添加电流的弹窗里设置电流为10A,如图18所示。
图18
14、由于是涡流场,所以这里线圈需要考虑到涡流效应,即在项目管理器下面Excitation右键—>Set Eddy Effects右键—>弹窗默认OK。如图19所示。
图19
15、这里我们需要仿真电感的电感量,所以这里参数要设置矩阵,即在项目管理器下面Parameters—>右键—>Assign—>Matrix—>在弹窗将Include栏目都勾选—>OK,如图20所示。
图20
16、再将我们所设置的所有电流线圈设置成串联的线圈,即在项目管理器下面的Parameters下Matrix—>右键—>Join in Series—>弹窗里勾选所有电流。如图21所示。
图21
17、Mesh :网格设置,这里网格设置太难了,就先用软件默认的
18、求解设置:项目管理器下的Analysis—>右键—>Add solution Setup—>弹窗—>其他的选项卡内容先保持默认,solver面板下设置一下频率,我这里随便设置了一个60kHz—>弹窗确定,如图22所示。
图22
19、计算,在Simulation面板下先检查—>Validate—>弹窗里无报错后再去后面的计算
图23
20、在Simulation面板下—>Analyze All—>电脑配置不高的情况下这个仿真过程会比较长,要等,软件右下角会展示仿真的过程。
图24
21、求解完成以后就是后处理
① 在Results面板下的Solution Data里—>弹窗的Matix选项卡下可查看电感量,如图25.26所示。
图25
图26
② 查看场:选中所有模型—>右键—>Field—>B—>Vector_B—>弹窗
图27
在弹窗里“ In Volume ”里可选择要看磁感应强度的场量所在的那个体积范围—>Done
图28
③ 场结果图如图29所示,这里看箭头不是很清楚,可以调整一下磁芯的透明度如图30
图29
图30
④ 查看场的结果如图31所示
图31
22、还有一些其他的后处理设置,如磁芯损耗的计算,需要通过计算器来计算,这里计算磁芯损耗需要在材料设置里设置铁心损耗曲线