高频变压器绕组涡流损耗等效因子分析

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1、第37卷第4期电子器件V0l_37No．4ChineseJournalofElectronDevicesAug．20142014年8月TheEquivalentFactorAnalysisofHigh-FrequencyTransformerWindingEddyCurrentLossesWANGZhaohui，LUOBaiwen，ZHOUZh~in(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，HunanUniversityofScienceandTechnology，XiangtanHunan411201，China)Abst

2、ract：Thisarticleismainlyfocusedonplanarmagnetics，usingthemethodoftheDowellmodelandFEMtoresearchontheequivalentfactorAofthewindingeddycurrentloss．Simulationsforthewindingsofasingleormul—tistrandroundwireandthewindingsofsquarecross—sectionalareawiresshowsthattheeddycurrentlossdecreasessign

3、ificantlyastheroundwirediameterfor2～6skindepth，theeddycurentlossvarysmoothandsteadyasthetheroundwirediametergreaterthan6skindepth，gettingtheidealequivalencefactordeltaastheroundwirediameterwas2～6skindepth，orelse．Therefore，selectingthediameterofroundwirelessthan6skindepthcanimprovetheaccu

4、racyofdesign．Keywords：high-frequencytransformer；equivalentfactor；FEM；windinglossEEACC：5140doi：10．3969／j．issn．1005—9490．2014．04．037高频变压器绕组涡流损耗等效因子分析木王朝辉，罗柏文，周知进(湖南科技大学机电学院，湖南湘潭411201)摘要：针对平面磁性元件，利用Dowell模型和有限元方法对绕组涡流损耗等效因子△进行研究。分别对单股、多股圆导线和其等截面积正方形导线进行仿真分析，得到当圆导线直径为2～6个集肤深度时，涡流损耗减小显著；当圆导线

5、直径大于6个集肤深度时，涡流损耗趋于平稳。圆导线直径为2～6个集肤深度时，等效因子的值较为理想；圆导线直径大于6个集肤深度时，其值偏低。为了提高设计的精确性应尽量选择直径少于6个集肤深度的圆导线。关键词：高频变压器；等效因子；有限元；绕组损耗中图分类号：TM433文献标识码：A文章编号：1005—9490(2014)O4—0754-05高频变压器研究主要集中在结构设计和减小损研究圆导线与等截面积正方形导线之间涡流损耗的耗方面l9’“。绕组损耗主要体现为集肤损耗等效因子值显得较为重要。和邻近损耗，其大小与工作频率和绕组布局相关。尚在一维条件下，集肤损耗与邻近损耗之间存在正

6、交◆一◆一li■◆一◆一．●■性J，这使得分开研究集肤损耗和邻近损耗成为>■■=兰=>可能。目前计算高频损耗的方法主要为Dowell提●●■■出如图1所示的简化模型。之后国外许多学者对此◆◆■■模型的计算方法提出了改进J，并得出了数值公式J。但这些研究的数值计算模型主要基于圆导图1Dowell简化模型线的涡流损耗与等截面积方形铜箔的涡流损耗相同图1中△为圆导线与等截面积正方形导线之为前提，忽略了电场在圆导线和等截面积的正方形间的等效因子，n为模型2转换成模型3的无量参导线内部的分布差异对涡流损耗值的影响。因此，数，为层问线的距离，为同层导线之间的间距。项目来源：国家海洋

7、领域“863”计划专项项目(2012AA091301)；湖南省科技厅项目(2011GK3158)收稿日期：2013—08—17修改日期：2013—09—07第4期王朝辉，罗柏文等：高频变压器绕组涡流损耗等效因子分析755有关。高频时，导线直径越大，其等效因子越小。因1圆导线与等截面积正方形导线之间此在Dowell模型中采用直径较小的圆导线能提高等的等效因子A的计算效因子的值，使Dowell模型更接近于真实值。在高频变压器中，由于集肤效应和邻近效应使1．2多股圆导线与等截面积正方形导线之间的等绕组中的电流分布不均匀，线圈有效导电面积变小，效