氣隙位置對(duì)電感參數(shù)的影響以及改進(jìn)

除了用鐵粉芯作磁芯的電感外，一般電感(Flyback變壓器為耦合電感)。氣隙的位置對(duì)電感參數(shù)有較大影響，下面基于有限元計(jì)算對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析并給出一種新結(jié)構(gòu)之磁芯。

為方便起見(jiàn)，從一EE型的Flyback變壓器開(kāi)始分析，其內(nèi)部磁場(chǎng)分為如下幾個(gè)部分：主磁通、旁路磁通及擴(kuò)散磁通。

電感器的損耗由旁路磁通及擴(kuò)散磁通引起。由于主磁通與線圈平面平行(假定線圈為銅箔且沒(méi)有端部效應(yīng))，它不會(huì)引入電流密度J的變化，從而不影響線圈內(nèi)電流的分布，此時(shí)線圈內(nèi)電流由線圈自己決定。但旁路磁通與擴(kuò)散磁通深入線圈，使鐵芯窗口內(nèi)的磁場(chǎng)分布不再均勻，從而引起電流的重新分布，使電流集中在某一處。

如果，我們以氣隙至磁軛的距離與磁芯中柱高度之比(hg/h)為變量，可得出氣隙在不同位置時(shí)電感器損耗變化圖如下：

由此圖可知，氣隙在中間時(shí)損耗最小，在兩端時(shí)損耗最大，差別可達(dá)100%。這也就是我們通常EE Core用得比EI Core多的一個(gè)原因吧！

有沒(méi)有辦法將氣隙優(yōu)化且工藝方便？答案是肯定的：

在以上影響電感損耗的兩部分磁通中，擴(kuò)散磁通與氣隙形狀有關(guān)，與位置關(guān)系不大，當(dāng)然當(dāng)它在兩端時(shí)由于磁路長(zhǎng)度發(fā)生一定變化，還是有所變化的。為簡(jiǎn)化問(wèn)題，此部分以后再作詳細(xì)討論。那么，就只有旁路磁通的影響了。通過(guò)下面的分析，可以得出，旁路磁通的大小是與磁芯高度方向上的平均磁壓降密切相關(guān)的。當(dāng)氣隙處于中間與兩端時(shí)，磁壓分布如下圖所示:

圖a中的平均磁壓降為IN/2，b為IN/4。

假定旁路磁通與底邊平行，又由于B=dU*u0/w，可知，a中的磁密必定大于b中的磁密，磁場(chǎng)方向與線圈垂直。

下面是損耗與平均磁壓降的關(guān)系：

可得出磁壓降越低，損耗越低的結(jié)論。

由此，如果我們可以將磁壓降降得更低，就可得到損耗更低的電感！

由于它將氣隙交錯(cuò)布置，使磁壓降在高度方向上出現(xiàn)二次轉(zhuǎn)折，僅為IN/8。它的損耗比起氣隙居中者可再下降約50%。

文中指的損耗不包含磁芯損耗！

最后一圖為專(zhuān)利。

網(wǎng)友hkbuaa：請(qǐng)問(wèn)什么是Flyback變壓器？flyback具體是什么意思？

答：Flyback變壓器是指Flyback變換器中繞制耦合電感的磁系統(tǒng)。

一般變壓器是通過(guò)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)原邊給一個(gè)激勵(lì)時(shí)，同時(shí)在副邊感應(yīng)出電壓并流通電流。磁芯的作用只是提供能量轉(zhuǎn)換所需的磁場(chǎng)，它并不存儲(chǔ)能量。

而Flyback變壓器不同，本質(zhì)上講它不是變壓器，因?yàn)樵谠呌屑?lì)時(shí)，副邊并沒(méi)有輸出。在原邊激勵(lì)時(shí)，其能量存儲(chǔ)于氣隙及磁芯中(很少)，此時(shí)原邊電流全部是激磁電流。當(dāng)原邊關(guān)斷時(shí)，由于變壓器內(nèi)部磁場(chǎng)不能瞬變，它將在副邊感應(yīng)出電壓，方向與激磁時(shí)相反，并釋放能量。