在Maxwell 2D和3D模拟中使用Litz Wire

Litz线常用于功率转换设备中，以减少导体中的感应交流电损耗。利兹线由许多绝缘的股或细丝组成，这些股或细丝并联并连续调换。这种类型的导体具有与单根实心导线几乎相同的直流(DC)电阻和总载流面积，但由于单根实心导线的横截面积较小，因此减少了交流引起的损耗(集肤效应和接近效应)。

Ansys麦克斯韦现在有能力分析利兹电线了。由于Litz线束可以包含数百甚至数千条小线束，因此很难(或不可能)使用有限元分析(FEA)明确地对每条线束进行建模。因此，Litz包被建模为具有相同外径的单个对象。

图1所示。圆导线的Litz束在Ansys Maxwell中的表示

立茨线的配置有圆形、矩形和方形等多种类型。使用麦克斯韦，利茨线在材料属性中定义了线的数量和它们的确切尺寸。

图2所示。Litz电线的种类

在麦克斯韦二维和三维涡流或瞬态磁求解器中建模利兹线:

1. 利兹导体的定义是一种材料，其中规定了股的大小和股的数量。
2. Litz包被建模为单个对象。
3. 物体中的涡流效果是OFF的。
4. 磁场引起导体的接近损耗，但这些损耗不影响源场。
5. 假设线束厚度≤蒙皮深度，损耗计算是有效的。
6. 由于:Bx, By, Bz和J(用于频域)和dBx/dt, dBy/dt, dBz/dt和dJ/dt(用于时域)计算损耗。

图3所示。圆丝材料规范

特定链完全转置所需的距离称为“层长”。通常，这个距离相当于单个链直径的15-20倍。通过这种连续的换位，导线的长度和直流电阻基本上是相等的。此外，理论上每条链都有相同的磁链，因此循环电流被最小化并有效地阻止了。

如下面的间隙电感示例所示，利兹线中的损耗密度考虑了由边缘磁通引起的邻近损耗的影响。因为在这个例子中，Litz链的数量相对较少，所以它们也被明确地绘制成每条链。然后将其与2D和3D模型进行比较，使用损耗密度图基本相同的利兹线。

图4所示。显式链模型与Litz线束的比较

最后，从产生的损耗中计算出Litz导体的交流电阻，然后在阻抗矩阵中报告。

总之，Maxwell模拟Litz导线的能力为磁性设计人员提供了一个强大的工具来了解使用Litz导线的好处。交流损耗和电阻直接使用FAE计算，而不是依靠不太准确的经验或分析方程。在考虑与温度相关的材料特性时，甚至可以在双向磁热分析中考虑利兹线，以确定稳态工作温度。