吃肉的兔子:
磁芯存储的能量为E=0.5xBxHxVe,B为磁通密度,单位特斯拉(T),如果磁芯材料为PC40,则取B=0.16T,H为磁场强度,H=B/μ,μ为磁芯的磁导率PC40相对磁导率约为2300,Ve为磁芯的实效体积Ve=AexLe,Ae为磁芯实效截面积,Le为磁芯实效磁径 当磁芯开有气隙后,气隙也将会存储一部分能量E=0.5xBxHcxVe+0.5xBxHgxVg,Hc为磁芯的磁场强度,Hg为气隙处的磁场强度,如果不考虑气隙处的杂散效应,则磁芯和气隙通过的磁通量相同,并且气隙的截面积与磁芯截面积Ae相同,所以有E=0.5xBxAex(HcxLe+HgxLg),Lg为气隙宽度,HcxLe+HgxLg=NpxIp,N为初级绕组匝数,I为初级绕组峰值电流,整理得E=0.5xBxAexNxI 设Sw为磁芯的窗口面积,初级绕组只占这个窗口的一部分,这部分面积与窗口面积之比,称为窗口填充系数,用符号Kw表示,一般取0.2~0.4左右,所以E=0.5xBxAex(SwxKw/Sp)xIp,Sp为初级绕组截面积前面已经计算过,初级绕组的截面积为Sp=0.25xIprms=0.25mm2/AxIpx(Ton/3T)^0.5,设C=(Ton/3T)^0.5,则Sp=0.25xIpxC,得E=0.5xBxAex(SwxKw/(0.25xIpxC))xIp =2xBxAexSwxKw/C2xBxAexSwxKw/C=(Pi+Po)/F,且Pi=Po/η,整理得到 2xBxAexSwxKw/C=(1+1/η)xPo/F, AP=AexSw=(1+1/η)xPoxCx10^6/(2x10^6xBxKwxF) =(1+1/0.8)x20x0.4x10^6/(2 x0.16x0.3x50000)=3750 根据AP值,初步选择EI28磁芯下表根据TDK磁芯手册计算出的数据 磁芯型号 Le(mm) Ae(mm2) Sw(mm2) AP(mm4) E112.5 21.3 14.4 16.32 235 EI16 34.6 19.8 38.76 767.45 EI19 39.6 24.0 54.36 1304.55 EI22 39.3 42.0 38.24 1606.24 EI25 47.0 41.0 77.19 3164.79 EI28 48.2 86.0 68.6 5899.6 EI30 58.0 111 73.125 8116.875 EI33 67.5 119 131.86 15691.64 EI35 67.1 101 132.31 13363.31 EI40 77.0 148 157.44 23301.12 EI50 94.0 230 241.31 55501.3 EI60 109 247 389.9 96157.1根据以上推导,得出E=0.5xBxAexNpxIpE=0.5xIp^2xLp0.5xBxAexNpxIp=0.5xIp^2xLp,整理得Np=(IpxLpx10^6)/(BxAe)=(1.05x964x10^-6x10^6)/(0.16x86)=73.56,取整Np=74匝次级绕组Ns1=Np/Nps1=74/15=4.93,取整Ns1=5匝辅助绕组Naux=Np/Npaux=74/6=12.33,取整Naux=13匝下面需要验证所选的磁芯是否可以绕下所有绕组,最简单的办法就是利用AutoCAD画出一个矩形,代表绕线的区域,尺寸参考所选磁芯的骨架,然后用圆代表绕组,因为初级有74匝,线径为0.3mm,所有初级要画出74个直径为0.3mm的圆,并紧密排列,然后将所有绕组画上,保证没有超出矩形边界,经过比较最后选择使用EI30磁芯重新计算初级绕组Np=(IpxLpx10^6)/(BxAe)=(1.05x964x10^-6x10^6)/(0.16x111)=56.99匝,取整得57匝次级绕组Ns1=Np/Nps1=57/15=4.93,取整Ns1=4匝辅助绕组Naux=Np/Npaux=57/6=9.5,取整Naux=10设Rm为磁芯的磁阻,当磁芯开有气隙后,总磁阻等于磁芯原有磁阻(不开气隙时)与气隙磁阻之和Rm=Rc+Rg =le/(Aexucxu0)+lg(Aexu0),非铁磁材料磁导率近似真空磁导率 =(le/uc+lg)/(Aexu0)如果通过磨除磁芯获得气隙时,铁氧体磁芯的有效磁路将缩小至le-lg,所以最终Rm=((le-lg)/uc+lg)/(Aexu0),根据磁动势NpxIp=BxAexRm,得NpxIp=BxAex((le-lg)/uc+lg)/(Aexu0),整理得出气隙长度lg=(NpxIpxu0xuc)/(Bx(uc-1))-le/(uc-1),因为铁磁材料的相对磁导率远远大于1,所以可以将上式近似为lg=1000xNpxIpxu0/B-le/uc=1000x74x1.05x4xπx10^-7/0.16-48.2/2300=0.59mm如果只磨去EI30磁芯的中心柱,则可直接使用上式计算出的气隙长度,当磁芯的中心柱和支柱都开有气隙时Rm=Rc+2Rglg=500xNpxIpxu0/B-le/uc=0.59/2=0.295mm,匝为了保证初级和次级绕组Ns1每层都能绕满,将初级绕组匝数修正为60匝,初级绕组和辅助绕组线径为0.3,匝数不变,且将次级绕组Ns1更换为线径0.5的漆包线,采取9线并绕,如下图所示