磁性器件损耗的分析设计优化

变压器（电感）－磁性器件的工作都有磁化曲线（磁滞损耗）！由于磁性材料多少都能导电；因此就不存在涡流损耗！由于涡流效应，造成电流密度产于不均匀分布，从而引发损耗的减少；涡流效应不会引发转入导体磁通被抵销；从而引发磁通的上升；涡流损耗的机理：集肤效应和邻近效应A．集肤效应的原理如下图集肤效应的产生机理：图中得出的是载流导体横向的剖面图，当导体流到电流（如图中箭头方向）时，由右手螺旋法则由此可知，产生的感应器磁动势为逆时针方向，产生转入和离开了剖面的磁力线。如果导体中的电流减少，则由于电磁感应效应，导体中产生如图所示方向的涡流。由图由此可知：涡流的方向增大了导体表面的电流，抵销了中心线电流，这样起到的结果是电流向导体表面挤满，因此称作集肤效应；我们必须引入一个集肤深度的概念，此深度的电流密度大小刚好为表面电流密度大小的1／e倍：一般用集肤深度Δ来回应集肤效应，其表达式为：其中：γ为导体的电导率，μ为导体的磁导率，f为工作频率。

高频导体电路密度分布图如下：高频时的导体电流密度产于情形，大体如图所示，由表面向中心处的电流密度渐渐增大。由上图及上面公式由此可知，当频率愈多低时，临界深度将不会愈小，结果导致等效阻值下降；因此在高频时，电阻大小随着频率而逆的情形，就必需要考虑到了。在应用于时，比如高频电路中可以使用空心导线替换实心导线。此外，为了巩固趋肤效应，在高频电路中也往往用于多股互相绝缘粗导线编织成束来替换某种程度截面积的细导线。

在工业应用于方面，利用趋肤效应可以对金属展开表面淬火。考虑到交流电的集肤效应，为了有效地利用导体材料和便于风扇，发电厂的大电流母线经常制成槽形或菱形母线；另外，在高压输配电线路中，利用钢芯铝绞线替换铝绞线，这样既节省了铝导线，又减少了导线的机械强度，这些都是利用了集肤效应这个原理。B．邻近效应如下图邻近效应的产生机理：A、B两导体流到完全相同方向的电流IA和IB，当电流按图中箭头方向突增时，导体A产生的变异磁通ΦA－B在导体B中产生涡流，使其下表面的电流减小，上表面的电流增加。

某种程度导体B产生的变异磁通ΦB－A在导体A中产生涡流，使其上表面的电流减小，下表面的电流增加；这个现象就是导体之间的邻近效应！当流到导体的电流完全相同，导体之间的距离一定时，如果导体之间的比较面积有所不同，附近效应使得导体有效地横截面面积有所不同。实验指出：导体的比较面积越大则导体有效地横截面越大，损耗比较较小。

邻近效应电流密度的示意图如下：通过建模；一轴对称模型在频率为20KHz时电流密度的分布图如下邻近效应与集肤效应是并存的；集肤效应是电流主要集中于在导体表面附近，但是沿着导体圆周的电流产于还是均匀分布的。如果另一根载有偏移交流电流的圆柱导体与其邻接，其结果使电流仍然平面地产于在导体中，而是较为集中于在两导体比较的内侧，构成这种产于的原因可以从电磁场的观点来解读。

电源能量主要通过两线之间的空间以电磁波的形式传输给阻抗，导线内部的电流密度产于与空间的电磁波产于密切相关，两线比较内侧处电磁波能量密度大，起源于导线的功率大，故电流密度也较小。如果两导线载有完全相同方向的交变电流，则情况忽略，在两线比较外侧处的电流密度大。

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