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本文格式为Word版，下载可任意编辑——ANSYS软件用于铁氧体磁芯平面变压器设计案例
ansys软件的应用
CoupledElectromagneticandThermalAnalysisofFerriteCoreElectronicPlanarTransformer
MarkChristiniANSYS,Inc12023ANSYS,Inc.November16,2023
ansys软件的应用
OutlineIntroductionMaxwell3DEddyCurrentandElectrostaticSimulationANSYSMechanicalThermalSimulation2-wayThermalCouplingbacktoMaxwellSimplorerSystemSimulationusingMaxwellStateSpaceDynamicmodelSummary2023ANSYS,Inc.November16,2023
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CoupledElectromechanicalDesignFlowParasitics
Q3D
SystemDesignIAA
Simplorer
MotorDesignPMSYNCIBAICA:
RMxprt
TorqueAD2D
J
ICA
PP:=6
GAIN
ANSYSCFDFluidFlowMagnetics
PExprt
Thermal/Stress
ANSYSMechanical
ElectromagneticComponentsModelorderReductionCo-simulationFieldSolutionModelGeneration
Maxwell2D/3D
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FEAAdaptiveMeshing2DTransformerModel3DTransformerModel
2DTransformerMesh
3DTransformerMeshIn3D,finiteelementsaretetrahedra
In2D,finiteelementsaretriangles
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TransformerDesignChallengesMagneticeffects:–––––––nonlinearmaterialsfrequencydependentmaterialstempdependentmaterialseddycurrentsproximityeffectstimediffusionofmagneticfieldstransientexcitations
ElectricFieldeffects:–varyingdielectricpermitivities–varyingdimensionsandshape–3Dfieldeffects
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ANSYSComprehensiveSolutionSystem
ANSYSMixed-SignalMulti-DomainSystemSimulatorCircuit
ModelOrderReductionCosimulationComponentElectrical72023ANSYS,Inc.November16,2023
ANSYSWorkbenchMagneticFluidMechanicalThermalAcoustic
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WorkbenchCouplingTechnology
Electromagnetic
→
Thermal
→
Stress
→System
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ElectronicPlanarTransformerFerritePQCorePrimaryturns=4Secondaryturns=2InsulationlayersbetweenconductorsFundamentalFrequency=100kHz
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Maxwell3DSourceSetupLoadcasewithIpri=50AandIsec=80AUnbalancedA-turnsforcoreexcitation
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FerriteCorePropertiesFrequencydependent
permeabilityandimaginarypermeabilityUseSimplorerSheetscanutilitytograbpermeabilitydatapoints
Datasheet112023ANSYS,Inc.November16,2023
Sheetscan
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RequiredinputsforMaxwellarerealpermeabilityandlosstangentLosstangentbasedonseriesequivalentmodelTemp=0Cfrequency100000200000300000400000500000600000700000800000900000100000015000002000000300000040000005000000600000070000008000000900000010000000122023ANSYS,Inc.
FrequencyDependentCorePropertiesinMaxwell
sRδs='=ssωLs
perm193919772023205220902165228123222446253325812029828227976147393431
perm_imaglosstangent60.0032130.0068220.0110350.0173510.0244790.03631190.05221740.07502640.10783360.13269980.386921011.035121782.630616267.1618109311.219966310.83984248.96443278.36582717.94372287.4132November16,2023
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CoreMaterialProperties-InputsDatasetsusedtodefinepropertiesvs.frequency:RelativePermeability=pwl($perm,Freq)MagneticLosstangent=pwl($losstan,Freq)
Relativepermitivity=12Conductivity=0.5(S/m)
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CoreMaterialProperties-OutputsUse“namedexpression〞incalculatortoverifytherealandimaginarypermeabilityUsereporttoplot’andlosstangentvs.frequencyRealpermeability-’
NumVector1,0,0Materialpermmultiplycomplexrealmagconstantmu0divideRealpermeability-〞3000.00CurveInfomu_real_evalSetup1:LastAdaptivePhase='0deg'
PermeabilityandLossTangent
Maxwell3Ddesign2
ANSOFT
12.00
2500.00
loss_tangentSetup1:LastAdaptivePhase='0deg'
10.00
2000.00
8.00
mu_real_eval
NumVector1,0,0Materialpermmultiplycompleximagmagconstantmu0divideLosstangent
1500.00
6.00
1000.00
4.00
500.00
2.00
0.000.001.002.00Freq[MHz]3.004.005.00
0.00
δ=〞/’142023ANSYS,Inc.November16,2023
loss_tangent
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TemperatureSettingsinMaxwellInitialtemperature=22CCoreandwindingshavetempdependentmaterials
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Temperaturedependentcopperconductivityfor2-waycouplingtoMaxwellσ=1(1+0.0039*(Temp22))
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InitialConductivityat100kHz,22degCConductivity=5.8e7(S/m)Conductivityisconstantthroughoutwinding
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Temperaturedependentferritepermeabilityfor2-waycouplingtoMaxwell
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2-waycouplingfortemperaturedependentpermeabilitydegC-50-25025507489100113125137149162175183
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