基于分段等效电路法的Litz线绕组损耗求解

为了减小磁性元件的绕组损耗,Litz线备受设计者们的关注,但其庞大的单线股数和复杂的绞制方式使得Litz线的绕组损耗难以计算和仿真。本文从Litz线的绞制方式出发,分析不同绞制方式下Litz线的电流分配特性,并针对业界更普遍使用的同心绞Litz线进行细致分析,提出分段并绕平行线可近似替代同心绞Litz线的想法,并以此为依据使用分段等效电路法求解同心绞Litz线的单线电流,然后将求得的单线电流值重新赋值到2D并绕平行线的仿真模型中进行仿真,即可求解同心绞Litz线的绕组损耗,并在最后验证了分段等效电路法求解同心绞Litz线绕组损耗的有效性和准确性。

非完全绞合利兹线的高频损耗特性分析与计算

现有的利兹线损耗计算模型,普遍是基于每股绝缘细导线流过相同电流的假设,根据铜箔和圆形实心导体的1维和2维电流密度、涡流场函数推导而来,忽略了不完全绞合结构对股间电流分布的影响,造成计算精度偏低。为了解决利兹线高频损耗的精确数学表征问题,首先系统分析了高频条件下利兹线的磁场分布、电流密度分布以及利兹线的绞合结构特点;然后基于利兹线股线的绞合结构,通过分段等效电路法和有限元方法建立利兹线损耗的精确计算方法,即将完整绞合节距内的利兹线分段后等效为直线结构的电感元胞,通过2维有限元法计算出股线之间的阻抗矩阵,进而根据系统方程求解出股线电流向量;最后,针对3种典型的利兹线绞合结构,从计算精度和计算量的角度对新方法、传统解析法与3维有限元法进行对比分析。结果表明,新方法能快速准确计算出不同绞合结构利兹线的高频损耗电阻,其最大相对偏差≤2.34%,并且借助新方法明确了绞合结构、频率对利兹线高频损耗电阻、电流流动模式的影响规律。