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Hallo Zusammen,

ich will die Induktivität von planaren Spulen (3D) mit Ansys berechnen. Im einfachsten Fall ist das eine Goldspule mit 2 Windungen auf einem Polymer aufgebracht. Auf der Oberseite ist Luft.
Im Zweiten Fall kommt ein Metallkörper in die Nähe der Spule und beeinflusst die Induktivität.
Hat einer von den Ansys-Spezialisten eine Idee wie man das am besten berechnen kann? Oder kann mir jemand ein File mit einem ähnlichen Beispiel zukommen lassen?

Vielen Dank

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Für den Fall, dass sich das Problem zweidimensional rotationssymmetrisch behandeln lässt, könnte ich ein Beispiel heraus suchen. Aber bei zwei Windungen wird man vielleicht die Einflüsse des Spulenanfangs und des Spulenendes nicht mehr vernachlässigen können.

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Hallo,
danke für die schnelle Antwort. Nein rotationssymmetrisch ist die Spule leider nciht, da sie von oben betrachtet quadratisch ist und nicht rund.
Aber vielleicht hilft mir dein Beispiel trotzdem weiter. Ich bin dankbar  für jede Hilfe.

Hätte nie gedacht, dass es so schwierig ist die Induktivität von ein paar Leiterbahnen berechnen zu lassen...

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induktivitaet.txt

Hier das Beispiel für eine zylindrische Flachspule:

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Danke für das file! Hat mir schon ein bisschen weiter geholfen. Wenn ich das richtig verstehe hast du hier mehrere "donut"-Ringe in denen ein Strom fließt, richtig? Hast du eine Idee wie man das ganze für eine "richtige" Spule realisert mit Leiterbahnen wie auf einer Schallplatte? Sowas wäre echt klasse.
Da komm ich um eine 3D berechnung nicht mehr rum, oder?

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Wenn die Anzahl der Windungen einer Spule hinreichend groß ist, gibt es nur einen geringfügigen Unterschied zwischen einer Spirale und einzelnen Ringen. Wesentlich ist, dass in allen der gleiche Strom fließt. Bei einer Berechnung mit Stromvorgabe kann man dann die Spirale durch Ringe ersetzen und so zweidimensional rechnen. Das sollte man, wenn möglich immer zuerst machen. Der Aufwand verringert sich gegenüber der dreidimensionalen Berechnung erheblich. Wenn man an die erforderliche Netzdichte wegen der geringen Eindringtiefe bei hohen Frequenzen denkt, verbietet sich manche denkbare Modellversion.

Also: Zur Ermittlung von Induktivitäten (auch bei Annäherung an eine leitfähige Platte) zweidimensional harmonisch rechnen.

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selfind_var1.txt selfind_var2.txt

Hab mal versuch das ganze für einen einfachen Fall (Eigeninduktivität eines Leiters) 3D zu berechnen. Leider kommt nciht das gleiche raus wie bei einer Analytischen Berechnung.
Es gibt zwei Varianten die sich in der Randbedingung unterscheiden. Mit dem Infi111 Element klappt es leider gar nciht.
Jemand eine Ahnung woran das liegt???

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(Infin111 hat Probleme an Ecken. Deshalb Ecken vermeiden.)
Woran soll denn der von ANSYS ermittelte Wert bewertet werden?
Analytische Lösung?

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Ah, Ok! Vielen Dank. dann bau ich mal ne Kugel drum rum. Meinst du ich kann die Kugel als "Luft" meshen und dann die äußeren Elemente umwandeln in infi111? Oder lieber eine Hohlkugel aussenherum legen und meshen?

Es gibt ja analytische Lösungen zu dem Problem. Z.B. von F. Terman (Radio Engineers' Handbook) die aus den Maxwellgleichungen kommen. Damit kann man auch die Induktivität von Spulen bestimmen, indem man die Eigen- sowie die positive als auch negative mutual Inductance der Leiter berechnet. Nur kannst du dir vorstellen wird das sehr schnell sehr häßlich. Und den Einfluss von Metall in der Nähe kann man damit natürlich auch nciht berechnen. Aber um eine Simu überprüfen zu können taugt es allemal.
Wenn du interesse hast kann ich dir die Formeln zuschicken.

Noch mal danke!

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Keine Kugel, sondern einen Zylinder !

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zwei_draht_3d.txt

Es auf jeden Fall richtig, zuerst eine Anordnung zu berechnen, für die eine analytische Lösung existiert. In diesem Fall könnte das eine Zwei-Draht-Leitung sein. Im Anhang findet sich der Quelltext dafür. Trotz der recht groben Vernetzung wird eine akzeptable Übereinstimmung mit dem analytischen Ergebnis erreicht.

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das ist so ziehmlich genau das was ich bei selfind_var2.txt gemacht habe. Wenn es die Profis so machen wird es wohl stimmen 
Eine Frage hab ich noch zu den Randbedingungen: Du machst ein nsel,s,ext und setzt dann az=0.
Wie unterscheidet sich das zu einer Lösung wenn ich infin111 am Rand nehme und dann sf,all,inf setzte?

Danke

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Ja, bis auf die Bereiche vorn und hinten.
Kriterium ist der Vergleich mit der analytischen Lösung, (nicht aber, was irgendwer macht.)

-  infin111  für solid97
-  az=0      für solid117 
Das sieht hier so einfach aus. Oft erfordern die Randbedingungen viel Gehirnschmalz.

Trotzdem würden mich die angesprochenen analytischen Lösungen interressieren, denn ich war bisher der Meinung, dass es unsinnig ist, die Induktivität eines Stücks eines Einzelleiters bestimmen zu wollen.

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