在 SIMULIA CST 中处理低频电磁仿真

文章来源：SOLIDWORKS代理商-卓盛信息

 

无论您是设计电动机还是高压设备，低频电磁仿真都可以帮助改进设计，甚至可以在问题出现之前发现问题。 

电磁仿真的应用范围实际上是无限的，但一般来说，我们可以将此类分析分为两大类：低频和高频。SOLIDWORKS官网

在本文中，我们将重点关注电磁频谱上的 0 Hz 至 1 kHz 范围，简要概述 SIMULIA CST Studio Suite 为在较低频谱范围内运行的设备提供的功能。SIMULIA CST 提供了模拟任何电磁问题（从直流到光）的解决方案，所有这些都在一个干净的用户界面中进行。

高频仿真和低频仿真之间的区别

高频仿真往往侧重于信号完整性，例如 GHz 范围内广播的天线阵列的 S 参数或场方向图。

高频仿真的示例包括天线、雷达以及高速数字和高性能通信组件，大多数人认为仿真在这些领域很有用，尤其是在不断变化的互联设备世界中。

然而，较低的频率范围引入了许多新的验证和改进标准，特别是对于依赖产生磁场进行操作的产品。低频仿真更多地关注电机中常见的场强、力和电荷等结果，而不是信号完整性。正版SOLIDWORKS

SIMULIA CST Studio Suite 作为低频仿真工具

SIMULIA CST Studio Suite拥有大量适合您应用的求解器。您可以使用 SIMULIA CST 的项目模板来帮助您选择合适的求解器。

模板可以帮助指导您根据产品和问题类型完成模拟设置。该向导会建议相关的解算器、网格、监视器等。

从模拟类型开始。我们将在本文中使用“静态/低频”。

然后在右侧的菜单上，您将选择其中一个工作流程。在本博客中，我们将选择“高电压/大电流”。

从那里，您可以选择更具体的工作流程。选择“静态和低频”和“高电压/大电流”后，我们将为工作流程选择“变压器”。

选择特定的工作流程后，模板将为您的模拟推荐一个求解器。该模板推荐动态求解器，LF 频域。江苏SOLIDWORKS

最后一个菜单将为您提供查看和最终确定模板的选择摘要。我们的选择摘要显示“静态和低频”和“高电压/大电流”，单位为毫米，频率为 GHz，时间为纳秒，温度为开尔文 (K)。

3种静态求解器

从 SIMULIA CST 中的静态开始，即主要依靠直流电流运行的产品，它们不考虑时间相关方面并假设稳定状态。

可以从此类分析中受益的应用程序包括：

磁传感器（静磁求解器）

高压端子（静电解算器）

断路器（固定电流求解器）

在每个分析中，您都可以在 SIMULIA CST 的完整用户环境中定义源、边界条件和其他工作流程，该环境集成了网格划分、求解和检查结果。SOLIDWORKS价格

下面是磁性霍尔传感器的示例，其中我们回顾了定义永磁体、执行参数扫描、回顾力测量并显示磁力的 2D/3D 结果的步骤。

2种动态求解器

我们还可以研究一些使用这些构建块的动态系统，例如将磁铁和线圈定义为源。

在 SIMULIA CST 中，动态求解器会考虑与时间相关的方面，这与静态求解器不同。他们包括：

低频频域（磁准静态、电准静态或全波）

低频时域（磁准静态或电准静态）

使用涡流传感器模拟无损检测 (NDT) 展示了电流驱动线圈如何检测金属板中的缺陷。该传感器的工作原理是在非常接近金属物体表面的地方感应出电磁场。

结构中的任何变化（例如间隙或裂缝）都会在电流场中产生变化，可以对其进行分析以确定特征的位置和大小。

下面的屏幕截图显示了使用 LF 频域解算器的磁准静态选项的线圈传感器结构和金属板的顶视图。

您可以看到传导电流密度箭头荚和线圈电压频率。左边没有缺陷，右边有缺陷，通过电流密度和方向的变化来显示。

 

缺陷得到优化的线圈传感器的涡流密度

 

优化无缺陷的线圈传感器的涡流密度

 

结合永磁体、线圈和运动，我们可以模拟和优化电机，例如电机。SIMULIA CST 能够模拟复杂任务，例如机器任务和与不同求解器的联合模拟，使您能够分析各种结果 - 所有这些都在一个简单的界面中进行。购买SOLIDWORKS

下面，我们使用 LF 时域求解器模拟电机。我们可以查看电机设计的重要结果，例如效率图、力、扭矩等。

SIMULIA CST 拥有各种工具来帮助降低模拟的复杂性，例如使用平面网格和截面边界的电机。这两种技术都创建了简化的结构，以减少模拟的计算负载，同时仍然给出相同的结果。

下面，您可以看到我们在第一张图像中使用了平面网格，在第二张图像中我们使用了截面边界。

 

 

 一如以往，谢谢阅读，快乐阳光！——SOLIDWORKS代理商（SOLIDWORKS 2023）