在无线充电技术研发中，电磁场分析是保障充电效率、安全性与兼容性的核心环节 —— 从线圈耦合效率优化，到邻近金属件涡流损耗抑制，再到电磁辐射合规性验证，都需依托专业仿真工具实现。CST工作室套装（CST Studio Suite）作为电磁仿真领域的主流软件，其模块化设计可精准匹配无线充电电磁场分析的不同需求。本文将结合无线充电设计的核心场景，详解需用到的CST模块及应用逻辑。
一、无线充电电磁场分析的核心需求
在选择CST模块前，需先理清无线充电设计中电磁场分析的关键目标，避免模块选型冗余或功能缺失。常见需求集中在三类场景：
1. 耦合性能分析：计算发射线圈与接收线圈间的互感、耦合系数，优化线圈匝数、绕制方式及相对位置，提升能量传输效率（如Qi标准无线充电需耦合效率≥70%）。
2. 损耗与发热分析：模拟线圈自身的铜损、磁芯的铁损，以及邻近金属部件（如手机中框、汽车底盘）的涡流损耗，避免局部过热影响设备寿命。
3. 磁兼容（EMC）验证：检测无线充电系统在工作频段（如 110kHz-205kHz）内的辐射场强，确保符合国际电工委员会（IEC）61980等标准，避免干扰周边电子设备。
二、不同分析场景对应的CST模块
CST工作室套装的模块并非独立运行，而是根据分析需求组合使用，针对无线充电电磁场分析，以下 3 类模块为必选或高频选用，其余模块可根据特殊需求补充。
（一）基础必选：CST 微波工作室（CST Microwave Studio®，MWS）
核心功能：作为CST电磁仿真的基础模块，MWS 支持从低频到高频的电磁场全波仿真，是无线充电耦合性能与辐射分析的 “核心引擎”。
（二）损耗分析必选：CST电磁工作室（CST EM Studio®）
核心功能：聚焦低频电磁场（≤1MHz）的损耗与力场分析，弥补 MWS 在低频损耗计算精度上的不足，是无线充电发热问题仿真的关键模块。
磁芯特性仿真：支持导入铁氧体等磁芯材料的“B-H 磁滞曲线”，精准计算磁芯在交变磁场下的磁滞损耗，避免因简化磁芯模型导致的损耗计算偏差（误差可控制在 5% 以内）。
操作要点：需与 MWS 配合使用 —— 先在 MWS中完成线圈电磁场建模，再将模型与场数据同步至EM Studio，启动 “电磁场 - 热场” 耦合求解，实现 “场 - 损耗 - 温度” 的一站式分析。
（三）系统级分析可选：CST 设计工作室（CST Design Studio®，DS）
核心功能：支持多物理场仿真与电路仿真的协同，适合需结合电路拓扑的无线充电系统级分析，避免仅做电磁场仿真导致的“孤立设计”。
多场景参数优化：通过 “系统级参数扫描”，同时调整线圈间距（电磁场参数）与补偿电容值（电路参数），找到“耦合效率 - 电路稳定性”的最优平衡点，尤其适合车载无线充电等对稳定性要求高的场景。
（四）特殊需求补充模块
除上述三类核心模块外，若涉及以下特殊场景，需额外选用对应模块：
1. 机械结构影响分析：若无线充电设备需考虑振动、冲击等机械因素（如车载充电托盘），需搭配 “CST 结构工作室（CST Structure Studio®）”，将机械应力导致的线圈形变数据传递给 MWS，分析形变对电磁场耦合性能的影响。
2. 大规模阵列仿真：若设计多发射线圈阵列（如无线充电垫），需启用 “CST 并行计算模块”，通过多线程运算缩短大规模模型的仿真时间（如 16 线圈阵列仿真时间可从 24 小时压缩至 6 小时）。
三、以手机无线充电设计为例
某手机厂商需开发一款符合 Qi 标准的无线充电接收端，核心需求为 “耦合效率≥75%、750px 处辐射场强≤45dBμV/m、线圈温度≤85℃”，对应的 CST 模块搭配与分析流程如下：
建模与耦合分析（MWS）：创建发射线圈（厂商提供参数）与接收线圈（自主设计）的 3D 模型，设置频率 150kHz，用 “频域求解器” 扫描线圈对齐偏差（0-5mm）下的耦合效率，筛选出效率≥78% 的线圈结构。
损耗与温度仿真（EM Studio）：将 MWS 中的线圈模型与场数据同步至 EM Studio，导入线圈铜材（T2 紫铜）与磁芯（PC40 铁氧体）的材料参数，计算 1 小时充电后的损耗分布，再启动热求解器，得到线圈最高温度 72℃（满足≤85℃要求）。
EMC 与系统验证（DS）：从 MWS 导出接收线圈的等效电路参数（R=0.5Ω，L=18μH），在 DS 中搭建包含整流桥、滤波电容的接收电路，模拟实际充电电流（1A）下的系统效率（总效率 76%），同时调用 MWS 的辐射数据，验证 750px 处场强 42dBμV/m（符合≤45dBμV/m 标准）。
通过 “MWS+EM Studio+DS” 的模块组合，最终实现设计需求，且仿真结果与实物测试误差控制在 3% 以内。
无线充电电磁场分析的 CST 模块选型，核心是 “需求匹配”—— 先明确是侧重耦合效率、损耗发热还是系统级验证，再对应选择基础模块与补充模块，而非盲目采购全套套装。实际应用中，模块间的协同（如 MWS 与 EM Studio 的数据同步）是提升仿真效率的关键，建议在采购后要求代理商提供 “模块组合操作培训”，确保团队能快速上手，将仿真工具转化为实际设计能力。
若需进一步了解某模块的具体操作流程（如 MWS 线圈建模步骤），或获取某类无线充电场景（如无人机无线充电）的模块选型方案，可联系CST官方或授权代理商（广州思茂信息科技有限公司）获取定制化技术支持。
