摘 要

Abstract II

1 绪论 1

1.1 电感器的构成和基本原理 1

1.1.1 电感器的构成 1

1.1.2 电感器的基本原理 1

1.2 电感器的发展 2

1.2.1 电感器的由来 2

1.2.2 国内电感器发展现状 2

1.2.3 电感器的发展趋势 2

1.3 电感器的分类和应用 3

1.3.1 电感器的特点 3

1.3.2 电感器的分类 3

2 500A-40μH三相滤波电感器设计任务介绍 5

2.1 基本设计要求和预期目标 5

2.1.1 基本设计要求 5

2.1.2 设计预期目标 5

2.2 基本参数的确定 5

3 设计说明书 6

3.1 设计方案 6

3.2 具体参数的计算 6

3.2.1 磁芯的计算 6

3.2.2 选择导线 8

3.2.3 计算匝数和气隙 8

3.2.4 对于电感量和磁通密度的验算 8

3.3 零部件材料的选定 8

3.3.1 磁路组件材料的选定 9

3.3.2 绕组组件材料的选定 9

3.3.3 其他零部件材料的选定 9

4 基于Unigraphics NX软件的三相滤波电感器三维建模 10

4.1 Unigraphics NX软件基本介绍 10

4.2 500A-40μH三相滤波电感器三维模型的建立 10

4.2.1 磁路组件三维模型的建立 10

4.2.2 绕组组件的三维模型建立 13

4.2.3 三相滤波电感器其他零部件三维模型的建立 15

4.2.4 500A-40uH三相滤波电感器装配图 18

5 基于Ansys软件的三相滤波电感器仿真分析 21

5.1 Ansys软件基本介绍 21

5.2 有限元分析法 21

5.2.1有限元分析法及其原理 21

5.2.2 有限元分析法的应用 21

5.3 500A-40μH三相滤波电感器静力学仿真 22

5.3.1 仿真前的分析及准备 22

5.3.2 静力学仿真内容 23

5.3.2.1 模型的网格化划分 23

5.3.2.2 列车启动时的静力学仿真 25

5.3.2.3 列车刹车时的静力学仿真 29

6 总结 32

7 参考文献 33

致谢 35

摘 要

电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件，是三大被动元件之一。随着电子信息的快速发展，市场对电感器的需求慢慢变大，要求也慢慢变高。而本次的毕业设计内容就是完成500A-40μH三相滤波电感器的设计工作。

设计工作主要包括结构设计、三维建模和仿真三个阶段。在本次毕业设计中，本人首先通过相关资料分析并计算出该三相滤波电感器的具体参数，确定各零部件的材料尺寸来完成设计方案。随后在Unigraphics NX软件中对电感器的零部件进行分别建模并调整参数，最后通过装配得到500A-40μH三相滤波电感器的完整模型。最后通过有限元分析法在Anasys软件中对电感器模型进行仿真分析，确定设计出的电感器是否符合标准，可在实际环境中使用，完成本次毕业设计工作。

关键词：三相滤波电感器；建模；有限元法；静力学仿真

Abstract

Inductors are components that can convert electrical energy into magnetic energy and store it. It is one of the three passive components. With the rapid development of electronic information, the market's demand for inductors has gradually increased, and the requirements have gradually increased. The content of this graduation project is to complete the design of 500A-40μH three-phase filter inductor.

The design work mainly includes three stages: structural design, 3D modeling and simulation. In this graduation design, I first analyze and calculate the specific parameters of the three-phase filter inductor through relevant data, determine the material size of each component to complete the design plan. Then the parts of the inductor are modeled separately and the parameters are adjusted in the UG software. Finally, a complete model of the 500A-40μH three-phase filter inductor is obtained by assembly. Finally, the finite element analysis method is used to analyze the inductor model in Anasys software to determine whether the designed inductor meets the standard and can be used in the actual environment to complete the graduation design work.

Key Words: Three-phase filter inductor; modeling; finite element method; static simulatio

1 绪论

• 1. 电感器的构成和基本原理
     1. 电感器的构成

电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁芯或铁芯等组成。

骨架通常指缠绕在线圈上的支架。一些大型固定电感或可调电感（如振荡线圈、电阻线圈等），它们大部分都是在框架周围涂上金属线（或纱布线)，然后把磁芯或铜芯、铁芯等放入框架的空腔中，以提高电感量。骨架通常由塑料、胶木和陶瓷制成，并可根据实际需要制成不同的形状。小电感器，如彩色编码电感器，通常不使用骨架，而是将漆包线直接缠绕在磁芯上。空芯电感器（也称为剥离线圈或空芯线圈，主要用于高频电路）不使用磁芯、骨架和屏蔽等，但首先缠绕在模具上，然后取下模具，并将线圈之间隔开一定的距离。

绕组是指一组具有特定功能的线圈，是电感的基本元件。绕组分为单层和多层。单层绕组有两种形式:密集绕组（导线一个接一个地缠绕）和间接绕组（导线以一定距离缠绕）。多层绕组包括分层绕组、随机绕组和蜂窝绕组。