苏达毅， 汪晶慧， 陈为

(福州大学电气工程与自动化学院， 福建 福州 350108)

0 引言

磁性元件是功率变换器的重要组成部分， 而随着开关电源进一步朝高频化和高功率密度化发展， 磁性元件的磁场泄露问题成为国内外学者关注的焦点[1-8]， 磁性元件优化设计工作的重要性愈发突出. 然而， 过去的工作往往聚焦于带磁心的电感， 对于空心电感的优化设计研究却极少.

文献[9]对比了不同频率下空心电感与带磁心电感的感值、 损耗和品质因数. 相比于带磁心的传统电感， 环形空心电感需要绕制更多的匝数来达到相应的感值， 这将带来更大的绕组损耗. 因此在低频条件下， 带磁心电感比空心电感具有更低的总损耗. 而当频率达到兆赫兹级别时， 由于空心电感没有磁心损耗而拥有更高的品质因数和更低的总损耗， 故空心电感更适用于高频应用场合. 然而， 由于空心电感环心不具备高磁导率的磁场通路， 因此存在严重的磁场泄露问题， 使其在实际应用场合中受到限制. 文献[10]讨论了带磁心环形电感泄露磁场的影响因素， 分析了磁导率变化对泄露磁场的影响， 但并未考虑磁导率为真空磁导率的情况.

空心电感的另一优势是其磁化特性具有线性性质， 其磁导率是不受激励影响的真空磁导率μ0， 故不存在磁心饱和的问题， 且其总损耗仅为绕组损耗， 损耗大小与电流激励成正比， 故也常作为标准定标电感[11-15]. 因此， 其是否具有稳定的工作特性……