电磁仿真入门：使用CST软件模拟空心电感器

电磁仿真入门：使用CST软件模拟空心电感器

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/DongDong314/article/details/138168645

本文将通过一个实际的空心电感器仿真案例，详细介绍使用CST软件进行电磁仿真的基本操作。从工程创建到结果分析，每个步骤都配有详细的操作说明和参数解释，适合对电磁仿真感兴趣的读者学习参考。

1. 目的

本文将介绍一种较为复杂的建模方法，通过模拟一个空心电感器，我们将使用CST软件构建一个三维的螺旋结构，并借助RLC求解器进行电感量的计算。

2. 建模过程

2.1 创建工程

不使用模板，直接选择下方 3D Simulation 下 Low Frequency 模块：

2.2 修改单位

2.3 创建线和圆柱

• Align WCS with YZ Plane，创建旋转轴线。
• 保持 WCS，创建圆柱体。
• 选中圆柱的面，创建 Faces（面）。

我们会用到线作为旋转轴线，Faces（面）作为截面构建螺旋结构。

Make Shape from Faecs：

以上尺寸信息表示：

• 实心导线直径1.6mm，Outer radius=0.8，Inner radius=0
• 旋转轴线距离导线中心为7.4mm，Vcenter=7.4
• 圆柱体的长度为11.2mm，Wmax=11.2

构建 Cylinder 时，可以同步选择材料 Copper(annealed)，即铜（退火）。退火是一种金属热处理过程，旨在改善材料的机械性能和微观结构，使材料达到所需的物理、化学和机械特性。退火过程主要包括三个基本步骤：加热、保温和冷却。

2.4 创建螺旋结构

选中 Faces（面）和线，快捷键F和E，然后选择 Shapes 中的 Ratate Face。

然后设定参数，预览：

参数解释：

• 旋转角度，单位是°，此处旋转4圈半，Angle=360*4.5
• 螺旋体沿z轴上升8.5mm，Height=8.5
• 螺旋体的螺旋半径不变，Radius ratio=1.0
• 螺旋体的导体直径不变，Tape angle=0
• 螺旋体不使用多边结构拟合，Segments per turn=0

注意：

1）出现形状干涉，即螺旋体与 Faces（面）重合，不要紧，我们删除 Faces（面）即可。

2）如果直接通过圆柱体的面创建螺旋体，可能会出现螺旋体的起点并不与所选的旋转面对齐，如下图所示：

通过 Faces（面）创建螺旋体则无此问题。

2.5 创建另一个圆柱

2.6 设置频率、背景和边界

设置需要观察的频率范围，这里选择DC到10MHz

2.7 选择RLC求解器

Partial RLC Solver 可以用于计算等效电路参数，电感、电阻和电容。该求解器基于频域求解器，其宽带提取基于其快速降阶模型方法。

Partial RLC Solver的输出包括：

• 电阻和电感（与节点对关联；频率相关）
• 电容（与RLC节点关联，可能还包括其他创建的节点；频率相关）
• 可选：预定义频率下的RLC网络（SPICE netlist）
• 可选：在整个频带上有效的宽带模型（SPICE netlist）

2.8 设置端口

选择面，设置 RLC Node。

同理，在另一个圆柱的面上也设置同样的端口，设置完毕，应该是这样子的：

2.9 配置求解器

到此，配置完毕，单击 Start 便可求解。

3. 仿真结果

启动求解后，可以看到查看网格划分，仿真进度：

仿真结束，得到一下结果：

此电感约为0.265uH。

查看消息框，可以看到一个警告：

Due to material model limitations: Skin effect possibly inaccurate above 2.84225e+06 Hz. This might lead to inaccurate partial resistance results. For better accuracy, increase the mesh density in conductors.

这是由于我们的模型网格划分不够密，这个问题不要紧，可以忽略。

4. 总结

通过一个实际的例子（空心电感器），回顾CST软件在创建和仿真三维的螺旋结构方面的基本操作，并借助RLC求解器进行电感量的计算。