[发明专利]一种考虑高频涡流效应的绕组损耗半解析计算方法

摘要

本发明属于电感器设计领域，特别涉及考虑高频涡流效应的绕组损耗的半解析计算方法。包括得出处于均匀时谐磁场中单根孤立圆形导线的复磁导率表达式；计算多匝圆形导线线圈的均质化的复磁导率；通过引入与趋肤效应对应的阻抗，计及考虑趋肤效应的影响；建立二维有限元模型，计算空间区域的磁场强度，得到导线区域和空气区域的磁场强度；结合静磁场有限元仿真得到的导线区域和空气区域的磁场强度，计算导体区域和空气区域储存的总磁场能量涡流损耗；计算多匝导线区域的涡流损耗，将趋肤效应涡流损耗和邻近效应损耗进行求和，得到绕组区域的总损耗。本发明方法能应用于多匝圆形导线线圈的绕组损耗的确定，有效减少计算工作量，有利于工程应用。

主权项

一种考虑高频涡流效应的绕组损耗半解析计算方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：计算出处于均匀时谐磁场中单根孤立圆形导线的复磁导率；步骤2：结合导线填充系数，将多匝圆形导线线圈按照具有均质化的复磁导率的均匀媒质进行处理，计算出多匝圆形导线线圈的均质化的复磁导率；步骤3：建立二维有限元模型，将多匝圆形导线线圈的区域设置为均匀媒质，媒质的材料属性按照均质化的复磁导率进行设置，采用静磁场分析方法，计算空间区域的磁场强度，进而得到导线区域和空气区域的磁场强度；步骤4：通过在电路方程中引入与趋肤效应对应的阻抗，计算出多匝导体线圈中储存的磁场能量和消耗的焦耳热之和；步骤5：结合步骤3得到的导线区域和空气区域的磁场强度，计算出由于导体区域邻近效应所产生的涡流损耗和多匝导线区域由于趋肤效应所产生的涡流损耗，将趋肤效应涡流损耗和邻近效应损耗进行求和，得到绕组区域由于趋肤效应和邻近效应造成的总焦耳损耗。