詳解：集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、邊緣效應(yīng)、渦流損耗

1.集膚效應(yīng)其中：Y為導(dǎo)體的電導(dǎo)率,其中：Y為導(dǎo)體的電導(dǎo)率,圖1.1.集膚效應(yīng)產(chǎn)生過程示意圖1.1集膚效應(yīng)的原理圖1.1表示了集膚效應(yīng)的產(chǎn)生過程。圖中給出的是載流導(dǎo)體縱向的剖面圖，當(dāng)導(dǎo)體流過電流（如圖中箭頭方向）時(shí)，由右手螺旋法則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針方向，產(chǎn)生進(jìn)入和離開剖面的磁力線。如果導(dǎo)體中的電流增加，則由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，導(dǎo)體中產(chǎn)生如圖所示方向的渦流。由圖可知：渦流的方向加大了導(dǎo)體表面的電流，抵消了中心線電流，這樣作用的結(jié)果是電流向?qū)w表面聚集，故稱為集膚效應(yīng)。在此引進(jìn)一個(gè)集膚深度〈skindepth〉的概念，此深度的電流密度大小恰好為表面電流密度大小的1/e倍：一般用集膚深度A來表示集膚效應(yīng)，其表達(dá)式為：卩為導(dǎo)體的磁導(dǎo)率，f為工作頻率。碰通C(?)圖1.2.高頻導(dǎo)體電路密度分布圖高頻時(shí)的導(dǎo)體電流密度分布情形，大致如圖1.2所示，由表面向中心處的電流密度逐漸減小。由上圖及式1.1可知，當(dāng)頻率愈高時(shí)，臨界深度將會(huì)愈小，結(jié)果造成等效阻值上升。因此在高頻時(shí)電阻大小隨著頻率而變的情形，就必須加以考慮進(jìn)去。1.2影響及應(yīng)用

在高頻電路中可以采用空心導(dǎo)線代替實(shí)心導(dǎo)線。此外，為了削弱趨膚效應(yīng)，在高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細(xì)導(dǎo)線編織成束來代替同樣截面積的粗導(dǎo)線，這種多股線束稱為辮線。在工業(yè)應(yīng)用方面，利用趨膚效應(yīng)可以對(duì)金屬進(jìn)行表面淬火。考慮到交流電的集膚效應(yīng)，為了有效地利用導(dǎo)體材料和便于散熱，發(fā)電廠的大電流母線常做成槽形或菱形母線；另外，在高壓輸配電線路中，利用鋼芯鋁絞線代替鋁絞線，這樣既節(jié)省了鋁導(dǎo)線，又增加了導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度，這些都是利用了集膚效應(yīng)這個(gè)原理。集膚效應(yīng)是在訊號(hào)線里最基本的失真作用過程之一，也有可能是最容意被忽略誤解的。與一般訊號(hào)線的夸大宣傳所言,集膚效應(yīng)并不會(huì)改變所有的高頻訊號(hào),并且不會(huì)造成任何相關(guān)動(dòng)能的損失。正好相反，集膚效應(yīng)會(huì)因傳導(dǎo)體的不同成分，在傳遞高頻訊號(hào)時(shí)有不連貫的現(xiàn)象。同樣地，在陳舊的線束傳導(dǎo)體上，集膚效應(yīng)助長(zhǎng)訊號(hào)電流在多條線束上的交互跳動(dòng)，對(duì)于聲音造成刺耳的記號(hào)。圖2.1表示了鄰近效應(yīng)的產(chǎn)生過程。A、B兩導(dǎo)體流過相同方向的電流IA和IB,當(dāng)電流按圖中箭頭方向突增時(shí)，導(dǎo)體A產(chǎn)生的突變磁通①A-B在導(dǎo)體B中產(chǎn)生渦流，使其下表面的電流增大，上表面的電流減少。同樣導(dǎo)體B產(chǎn)生的突變磁通①B-A在導(dǎo)體A中產(chǎn)生渦流，使其上表面的電流增大，下表面的電流減少。這個(gè)現(xiàn)象就是導(dǎo)體之間的鄰近效應(yīng)。當(dāng)流過導(dǎo)體的電流相同，導(dǎo)體之間的距離一定時(shí)，如果導(dǎo)體之間的相對(duì)面積不同，鄰近效應(yīng)使得導(dǎo)體有效截面面積不同。研究表明:導(dǎo)體的相對(duì)面積越大則導(dǎo)體有效截面越大，損耗相對(duì)較小。圖2.1.臨近效應(yīng)產(chǎn)生過程示意圖2L—2<fr? ?2i2L—2<fr? ?2i圖2.2.臨近效應(yīng)示意圖1.1.5e52t-0361,Z729e+OOClrL￡C4t-0C6l,0-JE3e-006S.3S9fie-OOB=.23e6s-nO5L12€±-QC-55.9?D6B4aO5；.Sfi"6e-005^.￡216?.005圖2.3.一軸對(duì)稱模型在頻率為20KHz時(shí)電流密度的分布圖臨近效應(yīng)與集膚效應(yīng)是共存的。集膚效應(yīng)是電流主要集中在導(dǎo)體表面附近，但是沿著導(dǎo)體圓周的電流分布還是均勻的。如果另一根載有反向交流電流的圓柱導(dǎo)體與其相鄰，其結(jié)果使電流不再對(duì)稱地分布在導(dǎo)體中，而是比較集中在兩導(dǎo)體相對(duì)的內(nèi)側(cè)，形成這種分布的原因可以從電磁場(chǎng)的觀點(diǎn)來理解。電源能量主要通過兩線之間的空間以電磁波的形式傳送給負(fù)載，導(dǎo)線內(nèi)部的電流密度分布與空間的電磁波分布密切相關(guān)，兩線相對(duì)內(nèi)側(cè)處電磁波能量密度大，傳入導(dǎo)線的功率大，故電流密度也3.導(dǎo)體的邊緣效應(yīng)Dowall提出了計(jì)算兩繞組變壓器繞組交流電阻的方法，此方法先將圓導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為方形，并作如下假設(shè):磁場(chǎng)被假定為一維變量，垂直于導(dǎo)體的分量被忽略，并且總磁場(chǎng)強(qiáng)度在每個(gè)導(dǎo)體層中為常量繞組被假定為無限長(zhǎng)片狀導(dǎo)體的一部分，電流密度沿每層導(dǎo)體截面是常數(shù)，導(dǎo)體邊緣效應(yīng)被忽略假定磁芯不存在，線圈在整個(gè)磁芯寬度方向上均勻分布；流過繞組的電壓和電流均為正弦波，且線圈無開路。后來的研究者們對(duì)此方法提出了一些修正。事實(shí)上，導(dǎo)體的邊緣效應(yīng)對(duì)磁性元件的損耗和漏感等有較大的影響。繞組的邊緣效應(yīng)會(huì)造成由上述假定所限定的一維繞組損耗計(jì)算方法所不能計(jì)算的額外損耗。在不同的工作頻率下，繞組之間距離不同，造成的交流電阻和漏感不同，對(duì)于一個(gè)指定的頻率，存在一個(gè)最佳的距離使得繞組交流電阻最小；繞組在磁芯窗口中的位置對(duì)繞組參數(shù)也有一定的影響;對(duì)于高頻變壓器，原副邊繞組的寬度與繞組損耗和能量的存儲(chǔ)也有很大關(guān)系:原副邊繞組寬度相同時(shí)高頻變壓器可以獲得最小的交流電阻和漏感。有關(guān)學(xué)者對(duì)這種邊緣效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，使用二維有限元仿真軟件，通過對(duì)磁場(chǎng)分布和電流分布進(jìn)行分析證明了繞組邊緣效應(yīng)對(duì)繞組損耗和漏感的影響。因?yàn)橛邢拊治龇椒▽?duì)每個(gè)設(shè)計(jì)方案都要單獨(dú)求解，因此不能提供一般的結(jié)論，SoftSwitchingTechnologiesCorporation的NasserH.Kutkut對(duì)傳統(tǒng)的一維繞組損耗計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)，通過在Dowell方法分析結(jié)果上添加一些修正因數(shù)，則可以將二維的邊緣效應(yīng)考慮進(jìn)去。使用二維有限元的方法分析繞組的邊緣效應(yīng)損耗，通過研究幾何因素如繞組間距、位置等對(duì)磁場(chǎng)分布和電流分布的影響，進(jìn)而得出幾何因素對(duì)繞組損耗的影響，得出了一系列的繞組優(yōu)化原則。在大電流時(shí)，銅帶的使用是比較常見的，但是銅帶使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)較明顯的繞組邊緣效應(yīng)，電流變成了不均勻分布的形式，可以想象二維場(chǎng)效應(yīng)是比較嚴(yán)重的。在分析銅帶繞組的二維邊緣效應(yīng)之前，先做一定的假設(shè):假定電流集中在一個(gè)趨膚深度內(nèi)。當(dāng)銅帶導(dǎo)體的厚度是當(dāng)前工作頻率對(duì)應(yīng)的趨膚深度的若干倍時(shí),這一點(diǎn)是成立的。假定電流密度沿著銅帶導(dǎo)體表面是Js,則銅帶厚度方向上電流密度的分布滿足式(3.1):n表示銅帶從表面深入到內(nèi)部的深度，k為結(jié)構(gòu)系數(shù)。在高頻的情況下，趨膚深度非常小，導(dǎo)體表面的磁場(chǎng)接近線性磁場(chǎng)，這種情況下，導(dǎo)體表面的電流分布類似于在標(biāo)量電勢(shì)作用下的導(dǎo)體表面的靜電荷分布，方形銅帶問題的分析就可以簡(jiǎn)化為與之等截面積的橢圓狀銅帶導(dǎo)體的分析，方形銅帶導(dǎo)體和橢圓形銅帶導(dǎo)體的截面關(guān)系如圖3.1所示。圖3.1.銅帶的橢圓近似模型分析使用這種假設(shè)條件，則可以得到沿著銅帶的電流密度分布為式(3.2)所示：由式(3.2)可以看出，當(dāng)x=b或者x=-b時(shí)電流密度Js最大。

即銅帶在導(dǎo)體的邊緣處達(dá)到最大值，從磁場(chǎng)分布的角度來看，在銅帶導(dǎo)體的邊緣處由于邊緣效應(yīng)，磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)體的分量會(huì)很大，這樣就導(dǎo)致了這個(gè)磁場(chǎng)分量對(duì)銅帶導(dǎo)體的切割，銅帶繞組的渦流損耗會(huì)增大，同時(shí)導(dǎo)體邊緣處的強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致電流密度的顯著增大。電流分布是在邊緣處很強(qiáng)，中間較為平均，由于邊緣處受強(qiáng)磁場(chǎng)的吸引，顯示高的電流密度，這種電流密度在端部的重新分布增加了導(dǎo)體的交流電阻，其結(jié)果比一維分析的要大很多。通過優(yōu)化銅帶邊緣的場(chǎng)分布，可以減小邊緣處的磁場(chǎng)垂直分量，這樣可以改善銅帶導(dǎo)體電流密度的分布，減小繞組高頻損耗。具體方法是在銅帶邊緣處使用高磁導(dǎo)率磁芯，減小磁路磁阻，這樣就會(huì)降低了銅帶端部的磁場(chǎng)，減小了端部的電流分對(duì)于高頻變壓器，因?yàn)榇嬖谠吅透边吚@組，所以可以通過繞組交錯(cuò)布置的方式小繞組的漏感和渦流損耗。在繞組交錯(cuò)布置時(shí)，因?yàn)樵?、副邊繞組的磁勢(shì)是相反的，此會(huì)存在一個(gè)去磁效應(yīng)，磁芯窗口中的磁勢(shì)會(huì)有一定的減小，漏磁場(chǎng)和高頻時(shí)漏磁場(chǎng)成的導(dǎo)體渦流損耗也會(huì)比較小。對(duì)于高頻電感而言，它只有一個(gè)繞組，磁路中的氣隙磁勢(shì)和繞組的磁勢(shì)平衡，在窗口中沒有其它繞組的磁勢(shì)可以和電感繞組的磁勢(shì)相平衡產(chǎn)生去磁效應(yīng)，因此電感磁芯窗口中的磁勢(shì)較大，磁場(chǎng)較強(qiáng)。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，電感中的磁通主要分為以下幾個(gè)部分:主磁路磁通。這部分磁通是流通在電感磁芯中的磁通，它不會(huì)在磁芯窗口中出現(xiàn)，因此它不會(huì)切割導(dǎo)體，也不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)體損耗。氣隙邊緣磁通，即擴(kuò)散磁通。這部分磁通是由于氣隙磁勢(shì)而產(chǎn)生，它在磁芯窗口中出現(xiàn)，在高頻時(shí)會(huì)切割窗口中的導(dǎo)體造成渦流損耗。旁路磁通。這部分磁通不是由于氣隙磁勢(shì)而產(chǎn)生，而是由于相鄰磁芯柱之間的磁勢(shì)差而產(chǎn)生，當(dāng)氣隙較小時(shí)，旁路磁通在窗口磁通中占較大比例。4圖4.1.4圖4.1.磁通分布圖4.1旁路磁通損耗旁路磁通通過磁芯窗口跨過相鄰的磁芯柱，在繞組上產(chǎn)生大量的渦流和損耗，氣隙的邊緣磁通是由于跨過氣隙的磁勢(shì)造成的，而旁路磁通是由于相鄰磁芯柱間的磁勢(shì)差異造成，沿著磁芯柱窗口的磁勢(shì)分布取決于載流繞組和氣隙的位置。沿著磁芯柱磁勢(shì)隨著載流繞組安匝增大而增加，隨著跨過氣隙而降低。通過做出如下一維假設(shè)，可以對(duì)旁路磁通作一定的分析。

假定磁芯磁導(dǎo)率是無窮的，磁場(chǎng)進(jìn)入磁芯窗口是垂直于磁芯表面的。繞組添滿整個(gè)磁芯窗口寬度，繞組邊緣效應(yīng)很小，可忽略。對(duì)圓導(dǎo)體進(jìn)行一維等效，變成一片方導(dǎo)體，使用等效厚度和等效電導(dǎo)率，磁場(chǎng)在磁芯窗口中平行于導(dǎo)體表面，屬一維分布。氣隙可認(rèn)為很小，邊緣磁通很小，對(duì)旁路磁通影響很小，然而無論氣隙多么小，邊緣磁通都存在，因?yàn)闅庀洞艅?shì)是存在的。因?yàn)闅庀洞艅?shì)是存在的。圖4.1.1Dowell繞組損耗分析模型如圖4.1.1所示為磁芯窗口中的第m層銅帶繞組，其上、下表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度分別Hml和Hm2，則這層銅帶繞組的電流分布和繞組損耗可以通過Dowell方程得出，如式（4.1.1）所示：2a*dy(4.1.2)2a*dy(4.1.2)屮式中f是工作頻率，oeq是銅帶的等效電導(dǎo)率，卩是繞組的磁導(dǎo)率，Aeq和W是等效銅帶的厚度和寬度?？偟呐月反磐ɡ@組損耗可以通過求和得出，如式（2.1.3）所示：（4.1.3）屮通過用一維的方式分析旁路磁通可知：繞組的電流密度與沿導(dǎo)體的磁場(chǎng)強(qiáng)度密切相關(guān)，不同的氣隙位置導(dǎo)致不同的窗口磁勢(shì)，因此沿導(dǎo)體的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)有較大的不同，沿導(dǎo)體的電流密度分布也會(huì)有較大的不同。旁路磁通的大小是與磁芯高度方向上的平均磁壓降密切相關(guān)的。當(dāng)氣隙處于中間與兩端時(shí)，磁壓分布如下圖所示：

圖4.1.2EI型（a）和EE（b）型磁芯電感窗口磁勢(shì)分布圖a中的平均磁壓降為IN/2，b為IN/4。假定旁路磁通與底邊平行，又由于B=dU*uO/w，可知，a中的磁密必定大于b中的磁密，磁場(chǎng)方向與線圈垂直。下面是損耗與平均磁壓降的關(guān)系：播耗陸平均磁壓降變化圖圖4.1.3損耗隨平均磁壓降變化圖由圖可看出磁壓降越低，損耗越低。由此，如果我們可以將磁壓降降得更低，就可得到損耗更低的電感！圖4.1.4磁壓降與氣隙位置的關(guān)系由于它將氣隙交錯(cuò)布置，使磁壓降在高度方向上出現(xiàn)二次轉(zhuǎn)折，僅為IN/8。它的損耗比起氣隙居中者可再下降約50%。因此我們可以知道在電感磁勢(shì)一定的情況下，EE磁芯窗口中的最大磁勢(shì)是EI磁芯的一半。磁芯窗口中的最大磁勢(shì)的減小，有助于減小旁路磁通，進(jìn)而旁路磁通造成的導(dǎo)體渦流損耗也會(huì)減小，所以在選擇磁芯時(shí)應(yīng)該引起注意，利用交錯(cuò)氣隙可以減少磁芯窗口內(nèi)的旁路磁通。4.2擴(kuò)散磁通損耗濾波電感工作時(shí)輸入的電流波形是一個(gè)直流分量疊加一個(gè)開關(guān)頻率的紋波，因此在設(shè)計(jì)電感時(shí)為了在磁芯中瞬間存儲(chǔ)能量，磁路中需要有一個(gè)較大的磁勢(shì)，因此一般都需要添加氣隙。在磁路設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)榇判?比如鐵氧體)和磁絕緣物質(zhì)(比如空氣)之間的磁導(dǎo)率比例系數(shù)大約為10人3,因此磁通在磁路中并非完全限制在磁芯中，氣隙的存在會(huì)使這部分散落在空氣中的磁通增加。在含有氣隙的電感中,繞組的磁勢(shì)和氣隙的磁勢(shì)是平衡的,因?yàn)槔@組的磁勢(shì)較大,所以氣隙的磁勢(shì)也較大,而且由于氣隙和磁芯的磁導(dǎo)率的差異相對(duì)較大,磁勢(shì)主要降落在氣隙上面。繞組磁勢(shì)和氣隙磁勢(shì)的相對(duì)位置的不同會(huì)導(dǎo)致不同的氣隙邊緣磁場(chǎng)分布。高頻電感中氣隙的添加方式主要有以下幾種:采用只在中心柱中添加單氣隙的方式。這種方法在磁芯窗口中產(chǎn)生的邊緣磁通較大，高頻時(shí)邊緣磁通切割繞組導(dǎo)體,在導(dǎo)體上會(huì)產(chǎn)生很大的邊緣磁通損耗。由于氣隙磁勢(shì)和整個(gè)線圈的安匝數(shù)相同,因此單氣隙周圍的磁場(chǎng)會(huì)很強(qiáng)，磁芯窗口中的磁場(chǎng)的二維效應(yīng)特別嚴(yán)重，尤其是氣隙附近。采用在三個(gè)磁芯柱上都添加氣隙的方式。在磁路氣隙長(zhǎng)度一定的情況下，這種方法由于減小了氣隙的尺寸，即每個(gè)磁芯柱上氣隙長(zhǎng)度是中柱單氣隙的一半，因此每個(gè)氣隙的磁勢(shì)是整個(gè)線圈安匝數(shù)的一半，氣隙磁勢(shì)的降低大大減小了氣隙的邊緣磁通，因此邊緣磁通在導(dǎo)體上造成的損耗會(huì)有較大減小，但是這種方式會(huì)造成較大的外部散漏磁場(chǎng)，這部分磁場(chǎng)雖然不會(huì)造成電感的額外渦流損耗，但是會(huì)對(duì)周圍器件產(chǎn)生一定的電磁干擾。采用分布式氣隙的方式，即將中柱的大氣隙分割成若干個(gè)小氣隙，而氣隙總長(zhǎng)度不變的方式。這種方式會(huì)減小氣隙邊緣磁通，從而對(duì)減小電感的渦流損耗有益，但此種磁芯需要特殊加工。采用均勻分布式氣隙。即磁芯中柱使用低磁導(dǎo)率材料，相當(dāng)于氣隙均勻分布在磁芯中，減小了氣隙邊緣磁通，但是這種方式磁芯需要特殊加工，低磁導(dǎo)率材料在高頻時(shí)磁芯損耗會(huì)比較大，但是這種方式可減小導(dǎo)體的渦流損耗圖4.2.1所示為三種不同的電感氣隙布置方式對(duì)邊緣磁通分布的影響。氣隙放置在中柱上時(shí)的磁通分布如圖4.2.1(a)所示，等效氣隙放置在中柱和外側(cè)柱時(shí)的磁通分布如圖4.2.1(b)所示，磁芯中柱用均勻分布?xì)庀洞判敬鏁r(shí)的磁通分布如圖4.2.1(c)所示，由圖可知，4.2.1(a)中邊緣磁場(chǎng)范圍較大，4.2.1(b)中氣隙尺寸減小后，邊緣磁場(chǎng)范圍減小了一些，4.2.1(c)中的邊緣磁場(chǎng)最小。在4.2.1(c)中由于氣隙和繞組的長(zhǎng)度基本相同，因此二者磁勢(shì)的空間分布的不平衡因素最小，使得這種情況下的氣隙邊緣磁場(chǎng)最弱，窗口磁場(chǎng)的分量基本上是平行于導(dǎo)體的一維分布，類似于變壓器中的漏磁場(chǎng)。在導(dǎo)體中流過高頻電流時(shí)，氣隙邊緣磁場(chǎng)也是高頻交變的，因此它會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生很大的渦流損耗，用有限元方法對(duì)此分析非常方便。當(dāng)采用4.2.1(a)中的氣隙分布時(shí)漏在空氣中的磁場(chǎng)較小;而421(b)中的散落在空氣中的外部磁場(chǎng)較大，對(duì)外界電磁污染較大;4.2.1(c)中氣隙邊緣磁場(chǎng)和外部磁場(chǎng)都比較小，使用時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際要求折衷考慮。圖4.2.1氣隙處于的三種不同位置的電感我們以氣隙至磁芯頂部的距離與磁芯中柱高度之比(hg/h)為變量，可得出氣隙在不同位置時(shí)電感器損耗變化圖如下：

圖4.2.1損耗隨氣隙位置變化圖由此圖可知，氣隙在中間時(shí)損耗最小，在兩端時(shí)損耗最大，差別可達(dá)100%。這也就是我們通常EECore用得比EICore多的一個(gè)原因。擴(kuò)散磁通與氣隙形狀有關(guān)，與位置關(guān)系不大，當(dāng)然當(dāng)它在兩端時(shí)由于磁路長(zhǎng)度發(fā)生一定變化，還是有所變化的。減小氣隙邊緣磁通的方法主要有以下幾種:通過使導(dǎo)體遠(yuǎn)離氣隙，保持導(dǎo)體和氣隙之間有一定的距離來減小氣隙邊緣磁通的影響，但是磁芯窗口寬度是很有限的，這樣做會(huì)減小磁芯窗口的利用率。將繞組導(dǎo)體放置在磁芯窗口中一個(gè)固定的區(qū)域中，而這個(gè)區(qū)域邊緣磁通很小，這種方式同樣可以減小氣隙邊緣磁通造成的導(dǎo)體渦流損耗，但是這種方式增加了繞線的復(fù)雜性。采用分布式氣隙或均勻分布?xì)庀?。因?yàn)樵跉庀犊傞L(zhǎng)度不變的情況下，每個(gè)氣隙的尺寸得以減小，這種方式可以在很大程度上減小氣隙邊緣磁通，它附近導(dǎo)體的渦流損耗會(huì)有較大的改善，但是這種方式的磁芯需要特殊的加工，比較復(fù)雜。同時(shí)增加太多的小氣隙，對(duì)減少繞組的損耗不一定明顯。磁芯和繞組參數(shù)同圖4.2.2(a)和表1中的三種方案。氣隙布置在3個(gè)磁芯柱上，每個(gè)磁芯柱上的氣隙總長(zhǎng)為0.6mm,拆分成的小氣隙在磁柱上均勻分布，圖4.2.5為每個(gè)磁柱上6個(gè)分布小氣隙的示意圖。當(dāng)電感繞組中通過幅值為1A,頻率為300kHz的正弦電流時(shí)，用AnsoftMaxwell2D電磁場(chǎng)有限元軟件得到單位長(zhǎng)度的繞組損耗隨小氣隙個(gè)數(shù)的變化趨勢(shì)如圖4.2.6所示。圖4.2.2(a)銅箔繞組結(jié)構(gòu)圖DEBGO-OQC0-00GD-OQOO-OCGO-OOCQ-0005mm(b)漆包線繞組結(jié)構(gòu)圖?oo0圖4.2.2(a)銅箔繞組結(jié)構(gòu)圖DEBGO-OQC0-00GD-OQOO-OCGO-OOCQ-0005mm(b)漆包線繞組結(jié)構(gòu)圖?oo0oooroo000二二二二二二二0-oooaoAOOOOOO00-00QO~QOco-ooQy-QO00-00OO?0C表1銅箔電感結(jié)構(gòu)(單位：mn)AECDE&方案10.75.223」40.2方案2075.222740.2方案30.75.222340.2

a洙包找撓爼 (b)徊滔統(tǒng)爼圖4.2.3漆包線繞組和銅箔繞組的磁通分布圖圖4.2.4繞組損耗隨氣隙間磁柱長(zhǎng)度變化的關(guān)系圖□圖4.2.5多氣隙結(jié)構(gòu)圖圖4.2.6繞組損耗與分布?xì)庀秱€(gè)數(shù)的關(guān)系圖對(duì)圖4.2.6所示的結(jié)果進(jìn)行分析，剛開始增加氣隙的個(gè)數(shù)，能大大減少繞組的損耗。但氣隙的個(gè)數(shù)增加到6到7個(gè)氣隙以后，再增加氣隙的個(gè)數(shù)對(duì)繞組損耗影響不大。在方案1中當(dāng)磁柱上為一個(gè)集中氣隙時(shí)，氣隙長(zhǎng)度為0.6mm,繞組距磁芯邊柱的距離為0.45mm,即繞組距邊柱為0.75個(gè)氣隙長(zhǎng)度。當(dāng)磁柱上為兩個(gè)小氣隙時(shí)，氣隙長(zhǎng)度為0.3mm,繞組距邊柱為2個(gè)小氣隙的距離，從圖4.2.6可見此時(shí)增加氣隙能大大減少繞組的損耗。當(dāng)磁柱上為4個(gè)氣隙時(shí)，小氣隙長(zhǎng)度為0.15mm，繞組距邊柱為3個(gè)小氣隙長(zhǎng)度，以后再增加氣隙的個(gè)數(shù)，繞組損耗的減少就不多了，當(dāng)氣隙增加到6個(gè)時(shí)，小氣隙長(zhǎng)度為0.1mm,繞組距邊柱為4.5個(gè)小氣隙長(zhǎng)度，以后再增加氣隙的個(gè)數(shù)，繞組損耗的減少就不明顯了