(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210642378.6 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 刘任　卢友好　顾朝阳　陈彬　 袁发庭　黄力　姜岚　王爽　唐波　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 易书玄 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 采用解析计算模型的磁性元件利兹线绕组 损耗计算方法 (57)摘要 本发明涉及采用解析计算模型的磁性元件 利兹线绕组损耗计算方法， 包括： 根据圆形利兹 线的结构特征， 推导得到磁性元件圆形利兹线绕 组磁场强度的解析式； 结合圆形利兹线特征， 构 建考虑圆形利兹线内部气 隙的损耗密度计算模 型； 结合圆形利兹线绕组磁场强度模值平方和损 耗密度计算模 型， 积分得到单位长度的单根圆形 利兹线绕组的损耗的表达式； 利用连续自然数求 和法， 得到单位长度的圆形利兹线绕组损耗的解 析计算模型； 利用解析计算模型计算得到利兹线 绕组损耗。 本发 明实现了高频磁性元件圆形利兹 线绕组损耗的准确快速计算， 实用性较高， 可有 效避免建模过程复杂、 模型参数提取困难、 数据 储存量过大、 仿真耗时严重等问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115017706 A 2022.09.06 CN 115017706 A 1.采用解析计算模型的磁性元件利兹线绕组损耗计算方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 根据圆形利兹线的结构特征， 推导得到磁性元件圆形利兹线绕组磁场强度的解 析式； 步骤2： 在单根实心圆导线损耗计算式的基础上， 结合圆形利兹线特征， 构建考虑圆形 利兹线内部气隙的损耗密度计算模型； 步骤3： 结合圆形利兹线绕组磁场强度模值平方和损耗密度计算模型， 积分得到单位长 度的单根圆形利兹线绕组的损耗的表达式； 步骤4： 对步骤3得到的单位长度的圆形利兹线绕组的损耗进行连续自然数求和， 得到 单位长度的圆形利兹线绕组损耗的解析计算模型； 步骤5： 采用步骤4得到的解析计算模型， 计算得到利兹线绕组损耗。 2.根据权利要求1所述的磁性元件利兹线绕组损耗计算方法， 其特征在于， 步骤1中， 高 频磁性元件第k层第j根圆形利兹线绕组内部点(r, θ )的磁场强度H可表示如下： H＝Hext+Hint＝(Hext+Hintcosθ )·ey‑Hintsinθ×ex       (1) 式中Hext、 Hint分别表示其他绕组电流、 自身内部电流所产生的磁场强度； θ表示各点与 圆形利兹线中心连成的线段和x轴之间的夹角； ex、 ey分别表示沿x轴与y轴的单位向量； Hext、 Hint的模值可表示如下： 式中Δx表示圆形利兹线绕组内部任意一点距离其最左侧点的水平距离； rLitz表示圆形 利兹线绕组的半径； hw表示圆形利兹线绕组高度； n为每层圆形利兹线的匝数； I表示圆形利 兹线电流幅值； r 表示各点与圆形利兹线中心之间的距离； 高频变压器第k层第j根圆形利兹线绕组内部点(r, θ )磁场强度H的解析式： 3.根据权利要求2所述的磁性元件利兹线绕组损耗计算方法， 其特征在于， 步骤2中， 高 频磁性元件第k层第j根利兹线绕组的损耗密度计算模型如下： 式中Pkj表示单位长度的高频磁性元件第k层第j根圆形利 兹线绕组损耗； S表示面积； β 为圆形利兹线绕组的填充系数； ρ 为圆形利兹线内部股线的电阻率； r0为圆形利兹线绕组内 部股线的半径； 参量ζ＝d0/δ， d0为圆形利兹线绕组内部股线的直径； δ为集肤深度； ψ1()、 ψ2 ()分别表示与贝 塞尔函数实部、 虚部相关的函数； P0表示单根实心圆导线损耗。 4.根据权利要求3所述的磁性元件利兹线绕组损耗计算方法， 其特征在于， 步骤3 中， 高 频磁性元件第k层第j根圆形利兹线绕组内部各点磁场强度的模值的平方H2：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115017706 A 2基于dPkj/dS、 H2的表达式， 得到单位长度的高频磁性元件第k层第j根圆形利兹线绕组 的损耗Pkj表达式： 式中N0表示单根利兹线内部股线的总数； m为高频磁性元件圆形利兹线的层数。 5.根据权利要求4所述的磁性元件利兹线绕组损耗计算方法， 其特征在于， 步骤4中， 单 位长度的高频磁性元件圆形利兹线绕组损耗P的解析计算模型： 式中Pkj表示单位长度的高频磁性元件第k层第j根圆形利兹线绕组的损耗； m为高频磁 性元件圆形利兹线的层数； n为单层圆形利兹线的匝数； ζ为参量； ψ1()、 ψ2()分别表示与贝 塞尔函数实部、 虚部相关的函数； β 为圆形利兹线绕组的填充系数； ρ 为圆形利兹线内部股线 的电阻率； d0为圆形利兹线绕组内部股线的直径。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115017706 A 3