三相变压器电感计算・建模篇

电磁仿真从规范建模开始。本文以3D 三相变压器为对象，完整演示 Maxwell Magnetostatic 求解器下的建模、铁芯、气隙、线圈创建全流程，适合电力电子、变压器设计、电磁仿真工程师学习。

一、工程新建与基础设置

1. 新建工程Project → Insert Maxwell 3D Design

2. 保存工程File → Save as → Inductance

3. 设置求解器类型Maxwell → Solution Type → Magnetostatic（恒定磁场）

4. 修改默认单位Modeler → Units → Select Units: in（英寸）

单位统一是仿真不出错的关键。

Ansys Maxwell 更改默认单位-CSDN博客

二、创建变压器铁芯框架

1. 创建主体 Box

• 绘制 Box1Draw → Box位置：(-1, -6, 0)尺寸：X=2，Y=12，Z=10

• 绘制 Box2（中柱开孔）位置：(-1, 1, 2)尺寸：X=2，Y=3，Z=6

2. 镜像复制

选中 Box2Edit → Duplicate → Around Axis

• 轴：Z
• 角度：180°
• 数量：2

得到Box2_1

三、布尔运算：铁芯挖空

选中Box1、Box2、Box2_1Modeler → Boolean → Subtract

• Blank Parts：Box1
• Tool Parts：Box2、Box2_1
• 不勾选Clone tool objects before subtracting

完成 E 型铁芯骨架。

四、创建气隙（Gap）

绘制气隙 Box3位置：(-1, -6, 2)尺寸：X=2，Y=12，Z=0.05

减去气隙选中 Box1、Box3Modeler → Boolean → Subtract

• Blank：Box1
• Tool：Box3
• 不勾选克隆

五、分离铁芯 → E 芯 & I 芯

1. 选中 Box1Modeler → Boolean → Separate Bodies

2. 重命名

   • 上部分：Core_E
   • 下部分：Core_I

3. 设置材料两者均设为：steel_1008

六、创建三相线圈（核心步骤）

1. 绘制线圈截面

• 切换平面：Modeler → Grid Plane → YZ
• Draw → Rectangle位置：(0, -3.6, 3.5)尺寸：Y=0.3，Z=-0.6

2. 绘制扫掠路径

• 切换平面：XY
• Draw → Rectangle

3. 沿路径扫掠成线圈

删除多余操作后：选中截面 + 路径Draw → Sweep → Along Path

• Twist Angle：0°
• Draft Angle：0°

Maxwell 环形线圈建模「路径扫描法」-CSDN博客

4. 沿 Z 向复制 3 层

Edit → Duplicate → Along Line

• 起点：(0,0,0)
• 方向：(0,0,1.925)
• 数量：3

5. 沿 Y 向复制 3 列

选中 3 个线圈Edit → Duplicate → Along Line

• 方向：(0,5,0)
• 数量：3

七、线圈命名与材料

1. 重命名（左 / 中 / 右三相）

• 左柱：Coil_left、Coil_left_1、Coil_left_2
• 中柱：Coil_mid、Coil_mid_1、Coil_mid_2
• 右柱：Coil_right、Coil_right_1、Coil_right_2

1. 材料统一设置所有线圈：Copper（铜）

建模完成总结

到这里，三相变压器 3D 建模全部结束：

• 铁芯 E+I 结构
• 气隙正确定义
• 三层三列线圈完整
• 材料与单位规范

下一步将进入激励设置、边界、网格、求解、电感提取，敬请关注下期。