除了用铁粉芯作磁芯的电感外,一般电感(Flyback变压器为耦合电感).气隙的位置对电感参数有较大影响,下面基于有限元计算对此问题进行分析并给出一种新结构之磁芯.
为方便起见,从一EE型的Flyback变压器开始分析,其内部磁场分为如下几个部分:主磁通,旁路磁通及扩散磁通
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电感器的损耗由旁路磁通及扩散磁通引起.由于主磁通与线圈平面平行(假定线圈为铜箔且没有端部效应),它不会引入电流密度J的变化,从而不影响线圈内电流的分布,此时线圈内电流由线圈自己决定.但旁路磁通与扩散磁通深入线圈,使铁芯窗口内的磁场分布不再均匀,从而引起电流的重新分布,使电流集中在某一处.
如果,我们以气隙至磁轭的距离与磁芯中柱高度之比(hg/h)为变量,可得出气隙在不同位置时电感器损耗变化图如下:
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由此图可知,气隙在中间时损耗最小,在两端时损耗最大,差别可达100%.这也就是我们通常EE Core用得比EI Core多的一个原因吧!
有没有办法将气隙优化且工艺方便?答案是肯定的:
在以上影响电感损耗的两部分磁通中,扩散磁通与气隙形状有关,与位置关系不大,当然当它在两端时由于磁路长度发生一定变化,还是有所变化的.为简化问题,此部分以后再作详细讨论.那么,就只有旁路磁通的影响了.通过下面的分析,可以得出,旁路磁通的大小是与磁芯高度方向上的平均磁压降密切相关的.当气隙处于中间与两端时,磁压分布如下图所示:
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图a中的平均磁压降为IN/2,b为IN/4.
假定旁路磁通与底边平行,又由于B=dU*u0/w,可知,a中的磁密必定大于b中的磁密,磁场方向与线圈垂直.
下面是损耗与平均磁压降的关系:
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可得出磁压降越低,损耗越低的结论.
由此,如果我们可以将磁压降降得更低,就可得到损耗更低的电感!
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由于它将气隙交错布置,使磁压降在高度方向上出现二次转折,仅为IN/8.它的损耗比起气隙居中者可再下降约50%.
文中指的损耗不包含磁芯损耗!
最后一图为一专利
