Sodrott huzalból készült tekercsek örvényáram-veszteségének szimulációja

Szigetelt szálakból álló, sodrott áramvezető huzalt (un. litze-huzalt) alkalmaznak több olyan területen, ahol a huzalbeli örvényáram-veszteség csökkentendő, így például az indukciós hevítésnél, az induktívan csatolt, rezonancián alapuló, vezeték nélküli energiaátvitelben, illetve bizonyos rádiófrekvenciás eszközökben [1].

Egyes litze-huzalok akár több ezer vezetőszálból állnak, amelyeket több lépcsőben sodornak össze, hierarchikus kötegstruktúrát hozva létre. A kötegstruktúrát igyekeznek úgy kialakítani, hogy az alkalmazott frekvenciaintervallumban a huzal örvényáram-vesztesége a lehető legkisebb legyen. Az optimalizálást manapság számítógépes (többnyire végeselemes) szimuláció segíti. Azonban a huzal – és különösen a belőle csévélt tekercs – részletes 3D modelljének számítása rendkívül erőforrás-igényes, ezért különböző egyszerűsítésekhez folyamodnak, mint például a homogenizálás [1] vagy a dimenziócsökkentés [2].

Munkámban a sodrott huzalból készült tekercsek örvényáram-veszteségének szimulációjára hatékony 2D végeselemes modellt alkottam, amelyet Matlab környezetben implementáltam. A modell kulcseleme a kötegstruktúra és a tekercsmenetek (általánosan fogalmazva: a 3D konfigurációs feltételek) figyelembevétele a keresztmetszeti modelltartományon. A 2D modell helyességét 3D végeselemes szimulációval ellenőriztem.

[1] S. Gyimóthy, S. Kaya, D. Obara és tsai., „Loss Computation Method for Litz Cables With Emphasis on Bundle-Level Skin Effect”, IEEE Transactions on Magnetics, 55. évf., 6. sz., 1-4. old., 2019.

[2] L. Fejérvári, S. Bilicz, S. Gyimóthy és tsai., „Electromagnetic modeling of coils made of twisted litz wire by combining finite element simulation and circuit laws”, Int. J. Appl. Electromagn., 70. évf., 21-31. old., 1 2022.

szerző

• 
  Bakondi Tamás
  Villamosmérnöki szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Dr. Gyimóthy Szabolcs
  egyetemi tanár, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
• 
  Dr. Bilicz Sándor
  docens, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

helyezés