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).氣隙的位置對電感參數有較大影響,下面基于有限元計算對此問題進行分析并給出一種新結構之磁芯.
為方便起見,從一EE型的Flyback變壓器開始分析,其內部磁場分為如下幾個部分:主磁通,旁路磁通及擴散磁通
電感器的損耗由旁路磁通及擴散磁通引起.由于主磁通與線圈平面平行(假定線圈為銅箔且沒有端部效應),它不會引入電流密度J的變化,從而不影響線圈內電流的分布,此時線圈內電流由線圈自己決定.但旁路磁通與擴散磁通深入線圈,使鐵芯窗口內的磁場分布不再均勻,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電感器損耗變化圖如下:
由此圖可知,氣隙在中間時損耗最小,在兩端時損耗最大,差別可達100%.這也就是我們通常EE Core用得比EI Core多的一個原因吧!
有沒有辦法將氣隙優化且工藝方便?答案是肯定的:
在以上影響電感損耗的兩部分磁通中,擴散磁通與氣隙形狀有關,與位置關系不大,當然當它在兩端時由于磁路長度發生一定變化,還是有所變化的.為簡化問題,此部分以后再作詳細討論.那么,就只有旁路磁通的影響了.通過下面的分析,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的.當氣隙處于中間與兩端時,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,磁場方向與線圈垂直.
下面是損耗與平均磁壓降的關系:
可得出磁壓降越低,損耗越低的結論.
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!
由于它將氣隙交錯布置,使磁壓降在高度方向上出現二次轉折,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!
最后一圖為一專利
