简介

研究了解各种情况下的单匝矩形线圈中的电流分布，是理解上述电感器结构导体中交流电阻的基础。我们用有限元差分法(FDM)，针对由图1所示的三种电感器线圈的结构情况，对其矩形线圈导体中的电流密度进行二维(2D)分析，在图1(a)中，仅示出一个导体，其剖面尺寸为:高H=2δ(δ--趋肤深度)，宽W=10δ;在图1(b)中，相同尺寸的导体被嵌在一对磁性材料基片中，而且μr1=μ1/μ0;在图1(c)所示状态，图1(b)中的两个气隙用了另一磁性材料充填，该材料的磁导率为μr2。

现在，假定该磁心没有损耗，并给其对称的平面施加一个满足时的矢量电势A作边界条件，同时给模拟无穷远的"外边界"施加一个边界条件:A=0。这样，对图的右上四分之一的区域进行分析:对于图1(a)和图1(b)状态，经分析得到的电流密度分布(非瞬时值)示于图2。图2中，电流密度分布的幅度已进行了归一化，以便于相同数量的直流电流密度可以统一。由图2可见，大的电流密度出现在边缘处。这是与变压器磁化电流分布的FEM分析相一致的。同时可见，这一现象因为磁心的存在而加强。这种现象可以由引入一维求解的镜像电流予以解释，或者根据导体中某部分流动的电流特性来解释，在导体的边缘，其阻抗和耦合磁通是较小的。图3是针对三种不同宽度的导体绘制出的Rac/Rdc对磁心磁导率关系的曲线。人们注意到，当μr1=20时，Rac/Rdc之比值才增大到它们最大值(W≈2δ)的一半。