气隙磁芯电感(赵修科)

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1、气隙磁芯电感南京航空航天大学赵修科大比特电子变压器论坛jops@nuaa.edu.cnhttp://bbs.big-bit.comgelblion@163.com电感定义°电感也称自感系数，简称自感，习惯称电感，它是线圈磁链与产生此磁链的线圈电流的比值：ψL=iψ是线圈主磁链与散磁链总和,不存在‘漏磁’。如果是环形闭合磁路磁芯大比特电子变压器论坛ψNBAhttp://bbs.big-bit.com2μ0μrALN===iHlN/l电感与磁芯μ成正比。如果μ随电流改变，电感量也随之变化，电感为非线性电感。电感单位电感单位为亨利，简称亨，符号为H。定义：线圈通过1A电流，产生总磁链为1W

2、b，则电感量为1H。也可以这样定义：在1秒内线圈电流从零线性增长到1A，线圈两端感应电势为1V，则线圈电大比特电子变压器论坛感量为1H，也等于http://bbs.big-bit.com1欧秒（Ωs）电感能量°电流产生磁场，即建立磁场能量（环形为例）2BBVBHLIWA===lHddBVHB=m∫∫0022°环形气隙磁场能量22VBVBcδW=+m大比特电子变压器论坛22μμμ00rhttp://bbs.big-bit.com°气隙能量与磁芯能量比WVμδμδδrrk===（忽略散磁WVlccc通）气隙磁芯磁化特性°气隙将磁芯磁导率线性化，对于环形气隙磁芯，如忽略边缘磁通BBNIHl

3、Hclδ=+=δ+δccδcμμμ00r也可以写成：μδNI=+lH()大比特电子变压器论坛Hrccchttp://bbs.big-bit.comlcB相同，H为两部分合成1.可见将磁化曲线线性化了。2.剩磁小了。气隙磁芯等效磁导率°把带气隙磁芯磁导率看成整个磁系统的磁导率BBBlμδBlcδccrccNI=l+δ=1(+)=cμμμμμlμμ0r00rc0e则有效磁导率⎧1⎪⎪1+δμrμe==大比特电子变压器论坛⎨μrlcμδ1http://bbs.big-bit.com+r⎪llcclc⎪→μr?⎩δδ(例如μ=2000,l=20cm,δ＝2mm，0.2mm)ic气隙磁芯电感°

4、当气隙较大时，有效磁导率为l/δ,在磁芯不c饱和时电感量不随电流变化，为线性电感。电流连续Buck类直流滤波电感、升压电感，反激变压器等。按2I决定电感量。omin°当输出电流小于最小电流时电流断续，为避大比特电子变压器论坛免振荡需要假负载，降低了效率。希望在小http://bbs.big-bit.com于I时电感量大，当大于I时回到正常的ominomin电感量的非线性电感。磁粉芯就是非线性电感，但成本高。可以采用非均匀气隙电感。非均匀气隙磁芯电感°非均匀磁芯气隙电感δ斜坡气隙－类似磁粉芯特性阶梯气隙－可设定特性例如气隙宽度1/5,最小的气隙为δ/20,可以获得L/L0δ5大比特电子

5、变压器论坛δ/204http://bbs.big-bit.com3210I/Io00.10.20.30.40.50.60.7气隙的边缘磁通°磁没有绝缘，空气隙周围空间也是磁路的一部分－边缘磁通。气隙越大，边缘磁通范围越大。边缘磁通与气隙磁通并联，在线圈包围的磁芯中磁通增加，总磁链ψ增加，电感量加大。大比特电子变压器论坛http://bbs.big-bit.com维持电感量措施°边缘磁通相当于气隙等效面积A增加，电感加大：δψ2μ0AδLN==Iδ°所有磁通都通过磁芯，磁芯截面没有变，磁感应增加。维持大比特电子变压器论坛L不变，只有增加气隙δ。如果减少匝数，将增加http://bbs.

6、big-bit.comB，可能引起饱和和损耗大。LIΔLIN=≈（电磁感应定律求）ABABΔee边缘磁通对电感性能影响°气隙边缘磁通穿过线圈，高频磁通在线圈中引起涡流损耗，通常称为被动损耗。°边缘磁通对周围电气元件引起干扰。大比特电子变压器论坛http://bbs.big-bit.com通常希望将气隙开在中柱上，减少干扰，但损耗增加。减少边缘磁通损耗的措施磁芯°线圈避开气隙线圈骨架套塑料环塑料环在气隙附近不放导线骨架大比特电子变压器论坛°分割气隙http://bbs.big-bit.com将一个气隙分成几个气隙,边缘磁通范围大大缩小。磁势与磁压降分布，窗口中散磁小。中柱边柱都有气隙减

7、少边缘磁通的措施（续）°气隙用低磁导率磁粉芯代替°采用较大截面积的磁芯，较小的气隙电感。°平面磁芯。μ大比特电子变压器论坛ALI20δLN=N=磁粉芯http://bbs.big-bit.comABδe°反激变压器大电流铜箔远离气隙，让多股线靠近气隙。气隙电感的机械噪声°直流滤波电感，高频（>10kHz)一般听不到可闻噪声。如果听到低频噪声，是系统振荡引起的。°低频交流滤波电感噪声，可以听到基波倍频噪声。噪声来源°电磁力引起的噪声；大比特电子变压器论坛ht