作為磁性元件之一,電感器是開關(guān)電源的重要組成部分,其在變換器中主要承擔儲能和濾波的作用。隨著頻率的提升,傳統(tǒng)繞線式電感器由于體積大、損耗多的缺點不能滿足電源高效化、高功率密度的發(fā)展趨勢,因此具有體積小、損耗低、散熱好等諸多優(yōu)勢的平面型電感器有著良好的應用前景[1]。
如何提高電源效率一直是工程師以及學者研究的主要問題。作為其中的磁性元件,損耗是平面型電感器的非常重要的技術(shù)指標,如何獲取平面型電感器損耗對于工程中磁性元件的設計有著重要的參考意義。
根據(jù)損耗形成機理,電感器損耗可以參考電氣元件(設備)損耗的獲取思路。在求解電氣元件導體高頻損耗時,一般采用解析法、半解析法、數(shù)值計算法以及測量法。解析法中,Dowell模型[2]和Ferreira模型[3]等一維解析法是應用最為廣泛的方法,但是它們在一維假設的條件下忽略了導體的邊緣效應,計算的電感器損耗誤差較大[4];也有一些學者提出了二維解析法減少邊緣效應引起的誤差[5,6],其精度在一定的假設條件下有所提高,因為表達式中的一些系數(shù)是借助數(shù)值計算法獲得,也稱為半解析法。隨著計算機技術(shù)不斷的提升,數(shù)值計算成為研究電氣元件電磁特性重要的方法[7,8],有限元法由于其獨特的原理在各種CAE軟件中逐漸占據(jù)主導地位。
因此,本文采用有限元方法,根據(jù)電感器高頻損耗產(chǎn)生機理,采用將渦流損耗“分解”的獨有方式展開研究,降低電感器損耗求解問題的復雜性,保證了電感器損耗的計算精度。