CN101552101A

CN101552101A - 具有串联激磁磁芯的磁性器件

Info

Publication number: CN101552101A
Application number: CN 200810246857
Authority: CN
Inventors: 孙建康
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: CN101552101B; WO2010072055A1

Abstract

本发明涉及一种具有串联激磁磁芯的磁性器件，包括交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，与A片磁芯和B片磁芯一起构成磁力线首尾相连循环回路的C片磁芯和D片磁芯，A片磁芯和B片磁芯上分别设有中柱、边脚和垂直连接中柱与边脚的底边，中柱与边脚分别位于两个构造层上，A片磁芯的中柱与B片磁芯的边脚以及C片磁芯位于同一构造上，B片磁芯的中柱与A片磁芯的边脚以及D片磁芯位于另一个构造上，A片磁芯的底边与B片磁芯的底边被相互重叠地插接在一起。该磁芯在其它参数相同时，可使变压器在同样圈数比时，输入端与输出端的电压比可提升高。应用的电路拓扑形式不变，线圈圈数减少，胶体绕线槽宽减少，体积减少，铜耗减少，功率密度提高。

Description

具有串联激磁磁芯的磁性器件

技术领域

本发明涉及采用磁性导体材料做成的磁性器件，具体涉及一种串联激磁磁芯制成的变压器或电感器。

背景技术

目前，公知的磁性器件小型化的方法是，换用更大电阻率的磁性材料来提高磁导体材料的有效磁感应强度Be，且同时提高电路的工作频率f来实现。具体依据是现有技术中变压器的电磁感应定律公式：

V＝4πf N Be Ae

V-线圈感应的电压；f-工作的频率；

N-线圈的绕线圈数；Be-磁导体材料的有效磁感应强度；

Ae-磁导体材料的有效横截面积；

即有效磁感应强度Be和工作频率f增加时，则可减少线圈的圈数，节约绕线空间，从而磁性器件实现小型化。

但是电路的工作频率升高以后会带来电磁干扰和电路的复杂化等一系列的敝端。或者直接减小线圈中的线径，但是又同时增加了器件的损耗和温升，这与环保和节能是相矛盾的。

因此有必要开展一种新技术，来实现磁性器件小型化问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种具有串联激磁磁芯的磁性器件，采用该磁芯可以在不改变磁芯材质的条件下，通过与线圈的搭配和新的设计磁芯构造，从磁力线循环的方式上提高了Be，进而可减少磁性器件线圈的圈数，节约绕线空间，从而实现磁性器件的小型化问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种具有串联激磁磁芯的磁性器件，包括串联激磁磁芯和至少一组线圈，以及用于装配所述线圈和磁芯的骨架；所述磁芯包括至少一组交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，以及至少一组与所述A片磁芯和B片磁芯一起构成磁力线首尾相连循环回路的C片磁芯和D片磁芯，所述A片磁芯和B片磁芯上分别设有中柱、边脚和垂直连接所述中柱与边脚的底边，所述中柱与边脚不在同一层面内，所述A片磁芯的中柱与B片磁芯的边脚以及C片磁芯位于同层面，所述B片磁芯的中柱与A片磁芯的边脚以及D片磁芯位于同一层面，所述A片磁芯的底边与B片磁芯的底边可相互重叠地插接在一起。

其中，在所述交叉插接的A片磁芯与B片磁芯的各配合面之间加装有绝缘的不导磁层，在所述C片磁芯与D片磁芯配合面之间也加装有绝缘的不导磁层。

其中，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯的正投影或截面的投影为E形，所述E形的开口一侧用于与绕有线圈的骨架插接配合。

其中，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，在所述E形开口一侧装入绕有线圈的骨架并与两个E形或I形的C片磁芯与D片磁芯相配合。

其中，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，与两个层面E形的C片磁芯和D片磁芯相配合，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯的正投影为E形开口一侧与C片磁芯和D片磁芯的E形开口一侧相对插入绕有线圈的骨架上。

其中，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，与两个层面E形的C片磁芯和D片磁芯相配合，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯的截面投影为E形开口一侧与C片磁芯和D片磁芯的E形开口一侧相对插入绕有线圈的骨架上。

其中，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯中的中柱和边脚一片为长中柱和长边脚，另一片为短中柱和短边脚。

其中，在所述插接在绕有线圈骨架两端的A片磁芯和B片磁芯与C片磁芯和D片磁芯之间中柱上可设有气隙，所述气隙可设置在一侧磁路上，或设置在两侧磁路上，所述磁路穿过所述气隙互相串联。

其中，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯之间用胶或环氧树脂固化成第一磁芯体，所述C片磁芯和D片磁芯也用胶或环氧树脂固化成第二磁芯体，所述第一磁芯体与第二磁芯体装入绕有线圈的骨架用胶或环氧树脂固化成具有串联激磁磁芯的磁性器件。

其中，所述第一磁芯体与第二磁芯体均是平整的端部，所述第一磁芯体与第二磁芯体的平整端部在连接处相互对齐。

其中，所述绝缘的不导磁层为绝缘膜或为绝缘胶。

其中，所述A片磁芯和B片磁芯为环形磁芯，所述环形磁芯为一个整体磁芯，或所述环形磁芯由多个环形磁片拼合成，或由多段弧形磁芯拼合成环形磁芯，磁力线可在所述环形磁芯内构成两次或以上首尾相连的循环回路。

本发明的优点和有益效果在于，由于采用了可产生激磁效应的磁芯，可使变压器或电感器即能减少线圈的圈数，又能节约绕线空间，还能提高输入级与输出级的电压比，而且还能提高变压器或电感器的效率。该磁芯可使变压器或电感器在同样输入输出电压比，或电感量相同的情况下体积减小一半或一半以上，即可使变压器或电感器的体积小型化，或者可使变压器在同样圈数比时，输入端与输出端的电压比可提升高两倍或以上。由于体积的减小，将会减少原材料的用量，在缩小体积的同时还降低了变压器或电感器成本。由于该磁芯可使输入级磁芯内的磁力线在第一次穿过这种磁芯耦合到输出级后，还可再一次穿过该磁芯使磁力线第二次穿过输出级线圈，这样一来当变压器输入线圈通过一次磁力线时，输出线圈通过两次或以上的磁力线，在其它参数相同时，采用该磁芯制成变压器的输出级电压是现有变压器输出电压的两倍及以上，即：U₁/U₂＝n(N₁/N₂)，其中n为整数。用这种磁芯所组装的变压器利用上述的磁路循环就已经产生一次电压的升、降过程。即在该种磁芯的变压器中，电压的升降不是完全依靠线圈的圈数。也就是说这种变压器在磁芯体积不变，输入级与输出级线圈的圈数不变的情况下变压器的效率提高了两倍或两倍以上。

在现有的变压器中若取出原有的磁芯，将本发明的磁芯插入以取代原有的磁芯时，若将新磁芯的磁路长度做成与旧磁芯的磁路长度相等，则在新变压器中，其中中柱的长和两边脚的长度只是旧磁芯中柱长度和两边脚长度的一半，因为磁力线循环了两次，则磁芯长度减半，其等效磁路长度不变，磁芯等效的截面积相等，体积为现有变压器体积的一半，各线圈的电感一样，圈数比一样，应用的电路拓扑形式不变，各组线圈的圈数均减半，胶体绕线槽宽减半，体积减少，铜耗减少，功率密度提高一倍。

同样在电感器中采用上述磁芯，磁芯的内磁力线也可实现串联激磁，该磁芯耦合穿过线圈一次后，可再一次使该磁芯产生的磁力线第二次穿过线圈，这样一来磁力线可两次或以上循环流通，并且两次或以上的磁力线被串联起来，线圈对磁芯产生了两次激磁，这种电感器可收窄一半磁滞回线面积，减小磁滞损耗，修正了磁滞回线的线性关系，延长了磁路。可以通过调节磁路的长度调节电感量，不是仅仅依靠气隙调节，因为气缝隙越少，磁芯损耗就越少，信号失真少。

附图说明

图1A是本发明中A片磁芯和B片磁芯的组装示意图；

图1B是本发明中A片磁芯结构示意图；

图1C是本发明中B片磁芯结构示意图；

图2是本发明中A片磁芯、B片磁芯、C片磁芯、D片磁芯的组装示意图；

图3是本发明中A片磁芯和B片磁芯一片长一片短的组装示意图；

图4是图3中的磁芯与C片磁芯、D片磁芯的组装示意图；

图5是图2中的磁芯与线圈装配在一起的结构示意图；

图6是图4中的磁芯与线圈装配在一起的结构示意图；

图7是本发明中磁芯内磁力线循环回路示意图；

图8是现有磁芯内磁滞回线图；

图9是本发明中磁芯内磁滞回线图；

图10是现有磁芯中磁力线循环回路原理图；

图11是本发明磁芯中磁力线循环回路原理图；

图12-1～12-5是5种环状磁芯中磁力线的循环方式的物理模型。

图中：1、A片磁芯；1-1、A片磁芯的中柱；1-2、A片磁芯的边脚；1-3、A片磁芯的底边；2、B片磁芯；2-1 B片磁芯的中柱；2-2、B片磁芯的边脚；2-3、B片磁芯的底边；3、绝缘的不导磁层；4、C片磁芯；4-1、C片磁芯中柱；4-2；C片磁芯边脚；5、D片磁芯；5-1、D片磁芯中柱；5-2；D片磁芯边脚；6、初级线圈；7、次级线圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图7至9所示，本发明所述磁芯能够产生串联激磁的原理是：众所周知通电的螺旋线圈会产生磁场，其磁场强度H，H＝NI/L，(其中I为流经线圈的电流，N为线圈的圈数，L为线圈轴向长度)。内部加入磁导体，则磁力线被磁导体聚合重新分布，依据磁性导体材料导磁能力的不同，磁导体内部的感应的磁场强不一，而描述的磁性材料导体内的磁感应强度的物理量记为B，磁感应强度B＝UH，(U为磁导体的导磁能力，记为磁导率)。当线圈中的电流不是恒流源而是变化的时候，测定B和H的周期变化进程时，可得到众所周知的磁滞回线，如图8所示，(Hr，Hs，Br，Bs)。在没有气隙GAP时，根据周期对偶性，当磁导体表现出的是剩磁Br，对应线圈表现出的是矫顽力Hr。为了磁力线能尽量实现首尾闭合，组成封闭，减少漏磁通。把磁导体做成环形闭合或者EE、EI、ER、EP、RM、POT、UU等，以利两部分组装闭合，成为封闭闭合磁路。当磁路中间截面有气隙GAP时，磁滞回线向下倾，表现出Br减小，Bs不变。此时对应线圈表现出的是矫顽力Hr没有减少。为何没有气隙GAP时，Hr和Br有物理对应关系，有气隙GAP时，Br减少，Hr却没有实质的变化呢？有没有办法将Hr和Br同时减少呢？于是，本发明做了如下改进。

如图8所示，首先先由磁芯说起，要减少Hr，而Hr来源于线圈的磁效应，是线圈中的磁场对磁导体的激励，若直接减少线圈的圈数或线圈中的电流，其实只是H在变化相当于磁滞回线中的部份磁滞回线变动。显面易见无法移动磁滞回线中的Hr，除了改线圈以后，只剩下改磁性材料导体了，磁导体本身能否作为激励，从而改变磁滞回线的形状呢？延着这条思路本发明分析起磁导体的磁路来，磁导体的材质不能改变，开气隙改变磁滞回线的形状时，是不改变磁导体的材质的，那么只剩下磁路可以改。为了改磁路，先分析一下测定磁滞回线时所用的磁路，它近似为从线圈一边进另外一边穿出首尾闭合磁力线圆环型柱，因为受到线圈的约束所以变长短或粗细来影响Hr实用意义较少，考滤到磁路从线圈中只穿过一次本发明改变结构，让磁路从线圈子中穿过两次。本发明得到了矫顽力Hr减少的曲线。回过头来，本发明的物理分析过程：如图10所示，将正常磁环等分成两部分，每一部分为Φ/2的磁力线势流过线圈，两者大小相等，方向相同，平行而不相交。如图11所示，当采用本发明中的交叉插接的磁环时可是首尾断开的磁力线再互联在一起，得到了串联磁力线磁芯，当线圈只对上部分激磁时下半部分没有绕上线圈，电感只有图10中磁力线的1/4，是因为横截面积减小一半，磁力线长度增加一倍。当线圈绕制时，同时也把下部分包络进去，因为串联关系它是图10的电感的两倍。因为电感的大小直接决定了变换功率的多少，所以在图11中当横截面积不变，磁力线长度减少一半，即圆环直径减少一半。为了做到与图10中的电感一样，必须减少一半的圈数。这说明串联激磁的磁芯用更少的圈数可以做到同样的激磁，同样的圈数只要更小的电流就可以做到同样的激磁，因为线圈的电流减小，所以求证了Hr变小。

如图5至7所示，在本发明中，首先磁芯选用了磁性材料，将所述磁芯制成正投影或截面投影为E形的结构，在圆形或方形的骨架上缠绕有初级线圈6和次级线圈7，在骨架的中心设有通孔，将所述骨架中心孔的两端分别插入E形磁芯的中柱。由于本发明采用一组是交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2结构，另一组为两个层面E形或I形的C片磁芯4和D片磁芯5结构，当初级线圈6与交流电连接后，初级线圈6周围将产生交变磁场，所述交变磁场被所述磁芯加强。如图7所示，该磁场的磁力线在本发明的上述磁芯中循环路径为，磁力线沿A片磁芯的中柱1-1传导至A片磁芯的边脚1-2，再从A片磁芯的边脚1-2传导至D片磁芯的边脚5-2，再从D片磁芯5的边脚5-2传导至D片磁芯的中柱5-1，再从D片磁芯的中柱5-1传导至B片磁芯中柱2-1，再从B片磁芯的中柱2-1传导至B片磁芯的边脚2-2，再从B片磁芯的边脚2-2传导至C片磁芯的边脚4-2，再从C片磁芯的边脚4-2传导至C片磁芯的中柱4-1，最后再从C片磁芯的中柱4-1传回到A片磁芯的中柱1-1，使原有变压器中的两个分磁路串接成一路首尾相联的闭合磁路。由于在变压器中，上述初级线圈6所产生的磁场、磁力线将同时会使次级线圈7产生感应电动势和感应电流，次级线圈6中的感应电流也将产生磁场、磁力线，次级线圈7所产生的磁场、磁力线将与初级线圈所产生的磁场、磁力线相互叠加相互加强达到串联激磁的效果。

本发明的具体实施技术方案如下：

一种具有串联激磁磁芯的磁性器件，包括串联激磁磁芯和至少一组线圈，以及用于装配所述线圈和磁芯的骨架；所述磁芯包括至少一组交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2，如附图1A所示。以及至少一组与所述A片磁芯1和B片磁芯2一起构成磁力线首尾相连循环回路的C片磁芯4和D片磁芯5，如附图2所示，在所述A片磁芯1和B片磁芯2上分别设有A片磁芯的中柱1-1、B片磁芯的中柱2-1、A片磁芯的边脚1-2、B片磁芯的边脚2-2、垂直连接上述中柱与边脚的A片磁芯的底边1-3、B片磁芯的底边2-3，如附图1B所示。上述中柱与边脚分别位于不同的层面上，所述A片磁芯的中柱1-1与B片磁芯的边脚2-2以及C片磁芯4位于同一层面，所述B片磁芯的中柱2-1与A片磁芯的边脚1-2以及D片磁芯5位于另一个层面，所述A片磁芯的底边1-3与B片磁芯的底边2-3可以相互重叠插接在一起如附图1C所示。

在本发明中，在所述交叉插接的A片磁芯1与B片磁芯2的各配合面之间加装有绝缘的不导磁层，在所述C片磁芯与D片磁芯配合面之间也加装有绝缘的不导磁层3。上述绝缘的不导磁层3将使相互叠加的两片磁芯之间的磁力线被给离开，不相互导通，磁力线只有在与磁力线相垂直的连接面或气隙处才能从一片磁芯穿入到另一片磁芯内。

在本发明中，最佳实施例是采用将所述交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2的正投影或截面的投影制成E形，所述E形的开口一侧用于与绕有线圈的骨架插接配合。

在本发明中，所述交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2，在所述E形开口一侧装入绕有线圈的骨架后再与两个I形的C片磁芯4与D片磁芯5相配合，或所述一组交叉插接A片磁芯1和B片磁芯2，与两个层面E形的C片磁芯4和D片磁芯5相配合，将所述交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2的正投影为E形开口一侧与C片磁芯4和D片磁芯5的E形开口一侧相对插入绕有线圈的骨架上，如图5所示。

在本发明中，所述交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2，与两个层面E形的C片磁芯4和D片磁芯5相配合，将所述A片磁芯1和B片磁芯2的截面投影为E形开口一侧与C片磁芯4和D片磁芯5的E形开口一侧相对插入绕有线圈的骨架上，所述截面投影为E形开口磁芯包括(ER、EI、EP、ETD、EFD、RM、POT、EPC、PQ、ED)形的磁芯。

在本发明中，可将所述交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯中2的中柱和边脚一片设置成长中柱和长边脚，另一片设置成短中柱和短边脚，如图3和图6所示。

在本发明中，在所述插接在绕有线圈骨架两端的A片磁芯1和B片磁芯2与C片磁芯4和D片磁芯5之间中柱上可设有气隙，所述气隙可设置在一侧磁路上，或设置在两侧磁路上，所述磁路穿过所述气隙互相串联，也就是说在相互对接磁芯的一侧或两侧之间留有缝隙，如图4所示。

在本发明中，所述交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2之间用胶或环氧树脂固化成第一磁芯体，所述C片磁芯和D片磁芯也用胶或环氧树脂固化成第二磁芯体，所述第一磁芯体与第二磁芯体装入绕有线圈的骨架用胶或环氧树脂固化成具有串联激磁磁芯的磁性器件。所述第一磁芯体与第二磁芯体均是平整的端部，所述第一磁芯体与第二磁芯体的平整端部在连接处相互对齐，如图4和图5所示。

在本发明中，所述插接在绕有线圈骨架两端的A片磁芯1和B片磁芯2与C片磁芯4和D片磁芯5之间可设有气隙或绝缘的不导磁层3。

在本发明中，所述A片磁芯1和B片磁芯2为环形磁芯，所述环形磁芯为一个整体磁芯，或所述环形磁芯由多个环形磁片拼合成，或由多段弧形磁芯拼合成环形磁芯，磁力线可在所述环形磁芯内构成两次或以上首尾相连的循环回路，如图11所示。

在本发明中，所述绝缘的不导磁层3为绝缘膜或为绝缘胶。

如图6所示，在本发明中，当初级线圈6被缠绕在A片磁芯1和B片磁芯2之间，这时初级线圈6通电后，初级线圈6中部磁芯内的磁通量等于次级线圈7中部磁芯内的磁通量的一半。本发明在同样的绕线空间内和升降电压比的条件下，可以使用更大的线径，更少的线圈圈数，更低的铜耗。为此，本发明设计了用于变压器的磁路串联激磁的磁芯，该磁芯通过绝缘材料将A片磁芯1和B片磁芯2组装为一体，然后再与C片磁芯4和D片磁芯5组装成变压器，在绕有线圈的骨架上将A片磁芯1和B片磁芯2与C片磁芯4和D片磁芯5对接成一整体变压器，再用胶布或环氧脂固定。

本发明所设计的磁芯结构与现有磁芯结构相比较，如图5所示，在用现有磁芯组成的变压器上，取下现有变压器上绕线圈骨架一侧的E形磁芯或E形截面的磁芯，换上一组交叉插接的A片磁芯1和B片磁芯2，可以得到更高的电压，效果比较明显。将两种变压器磁芯进行比较，在结构上本发明中的磁芯能实现彼此之间互相绕过环抱构成首尾相连的磁力线回路，本发明中的磁芯可使磁力线两次穿过初级线圈6和次级线圈7，如图6所示，若A片磁芯1和B片磁芯2为一片长一片短，将初级线圈6装在长片与短片之间时，初级线圈6中的磁芯内只有一次磁磁力线通过，在次级线圈7内插接有交叉插接A片磁芯1和B片磁芯2，在次级线圈7中的磁芯内就将有两次磁力线通过，且两次通过的磁力线被串连在一起，考虑漏磁通的影响，输出的电压可以达到现有磁芯变压器的输出电压的两倍稍低。

如图5所示，若A片磁芯和B片磁芯的长度相等时，初级线圈6中的磁芯内的磁通量等于次级线圈7中磁芯内的磁通量，初级线圈6中的磁芯内的磁通和次级线圈7中磁芯中的磁通都激磁两次。磁通有两次或以上循环流通串联时，线圈对磁芯两次激磁，如图9所示，可收窄一半磁滞回线面积，减小了磁滞损耗，如磁滞回线。

图8中的细线为普通的软磁材料的磁滞回线，粗线的为开气缝隙的磁滞回线，此磁滞回线明显剩磁减少，磁饱和不变，磁滞回线更加倾斜和线性；

图9中的粗线为在开气缝隙的基础上串联激磁的磁滞回线，此滞回线明显剩磁减少，矫顽力减小，面积减小，磁饱和不变，磁滞回线更加陡直和线性，同时B-H更加狭窄。

为了进一步说明减少圈数，也可引起同样效果的激磁，即圈数减少时却能得到同样的磁场强度。本发明设计了如下图12中五种物理模型。

这5种物理模型可对五种环形磁芯(因为对磁性材料进行分析时，一般是用磁环测定电感来换算磁导率Ue)的电感系数进行分析，

图12-1为串联环状磁芯的下半部没有被绕上线圈则电感系数：

AL₁＝4πV_e(A_e/2)/(L_e+L_e)＝1/4AL0；

图12-2为现有双环新磁芯中下半部没有被绕上线圈则电感系数：

AL₂＝4πV_e(A_e/2)/(L_e+L_e)＝1/2AL0；

图12-3为现有双环新磁芯中上下半部都被绕上线圈，上下磁芯中的磁力线方向相同，但各自闭合而不连则电感系数：

AL₃＝4πV_e(A_e/2)/L_e+4πV_e(A_e/2)/L_e＝4πV_eA_e/L_e＝AL0；

图12-4为现有旧磁芯中上下均分再组合，被绕上线圈，上下磁芯中的磁力线方向相方向相同但各自闭合而不连，则电感系数：

AL₄＝4πV_eA_e/L_e＝AL0；

图12-5为串联环状磁芯的上下半部都被绕上线圈则电感系数：

AL₅＝4×4πV_e(A_e/2)/(L_e+L_e)+4×4πV_e(A_e/2)/(L_e+L_e)

＝2×4πV_eA_e/L_e＝2×AL0。

其基本方法是将图12的图-4的磁环等分成上下相同的磁环进行对比。若令该式中的电感系数为AL0，则图12-1中的电感系数就应为1/4倍的AL0；图12-2中的电感系数就应为1/2倍的AL0；图12-3中的电感系数就应为1倍的AL0；图12-5中的电感系数就应为2倍的AL0

其中Ue为磁性材料的磁导率，Ae为磁回路的等效截面积，Le为磁回路的等效长度。结果显示图12-5的电感系数为图12-4的两倍。若图12-4与图12-5的磁环均封装，只能从外形上测定Ae、Le，且会得到外型上两者有相同的Ae和Le。所以在运用电磁感应定律公式时(V＝4πfNBeAe)磁导体材料的有效横截面积未变；磁导体材料的有效磁感应强度由材质决定，两种状态下均应以不饱和设计，也未变；工作的频率也未变；线圈感应的电压实测却不一样。为了达达到一样的电压，本发明需将圈数降为因为电感L＝Al*N²＝4πu_eA_e/L_e*N*N。绕上同样的线圈圈数后，测定的电感却为两倍，那么在同样的一个材质下，就会导算出有两个Ue，且成倍数关系。电感高的，磁导率Ue就高，因此串联一次提高一倍的Ue，同理串联n次则提高n倍的Ue(n自然数)。

为了达到图12-5磁环的效果，来小型化磁性器件，本发明重新把器件用的磁芯EE、EI、ER、EP、RM、POT、EPC、PQ、ED等重新设计，具体做法类似。

在现用的变压器中该变压器去取代旧变压器时，把新变压器的长度(卧式)或高度(立式)做成为旧变压器一半及以上，变压器的骨架中孔不变，磁芯等效的截面积相等，为了减少开模，尽量共用现有规格的标准品，如ER28/34，体积小型化为ER28/28，缩小了17.6％，线圈的圈数减少36％；EE19/27体积小型化为EE19/16，缩小了40％，线圈的圈数减少45％；各线圈的圈数减少，铜耗减少，但电感一样，气隙开在两互相串联首尾相连磁路中的其一，承载直流场，不易饱和若分开在两磁路上则气隙磁路互相串联，磁芯容易饱和，且调解电感，圈数比一样，应用的电路拓扑形式不变，骨架绕线槽宽减少，体积减少，铜耗减少，功率密度提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1、一种具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，包括串联激磁磁芯和至少一组线圈，以及用于装配所述线圈和磁芯的骨架；所述磁芯包括至少一组交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，以及至少一组与所述A片磁芯和B片磁芯一起构成磁力线首尾相连循环回路的C片磁芯和D片磁芯，所述A片磁芯和B片磁芯上分别设有中柱、边脚和垂直连接所述中柱与边脚的底边，所述中柱与边脚不在同一构造层，所述A片磁芯的中柱与B片磁芯的边脚以及C片磁芯位于同一构造，所述B片磁芯的中柱与A片磁芯的边脚以及D片磁芯位于同一构造，所述A片磁芯的底边与B片磁芯的底边可相互重叠地插接在一起。

2、如权利要求1所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，在所述交叉插接的A片磁芯与B片磁芯的各配合面之间加装有绝缘的不导磁层，在所述C片磁芯与D片磁芯配合面之间也加装有绝缘的不导磁层。

3、如权利要求2所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯的正投影或截面的投影为E形，所述E形的开口一侧用于与绕有线圈的骨架插接配合。

4、如权利要求3所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，在所述E形开口一侧装入绕有线圈的骨架并与两个E形或I形的C片磁芯与D片磁芯相配合。

5、如权利要求3所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，与两个层面E形的C片磁芯和D片磁芯相配合，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯的正投影为E形开口一侧与C片磁芯和D片磁芯的E形开口一侧相对插入绕有线圈的骨架上。

6、如权利要求3所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，与两个层面E形的C片磁芯和D片磁芯相配合，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯的截面投影为E形开口一侧与C片磁芯和D片磁芯的E形开口一侧相对插入绕有线圈的骨架上。

7、如权利要求1至6中任一项所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯中的中柱和边脚一片可为长中柱和长边脚，另一片则为短中柱和短边脚，在底边处，磁力线为前后或左右绕行时，中柱和边脚一为长，另一片则为短，在底边处，磁力线为上下绕行时，中柱和边脚可为同长。

8、如权利要求7所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，在所述插接在绕有线圈骨架两端的A片磁芯和B片磁芯与C片磁芯和D片磁芯之间中柱上可设有气隙，所述气隙可设置在一侧磁路上，或设置在两侧磁路上，所述磁路穿过所述气隙互相串联。

9、如权利要求8所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯之间用胶或环氧树脂固化成第一磁芯体，所述C片磁芯和D片磁芯也用胶或环氧树脂固化成第二磁芯体，所述第一磁芯体与第二磁芯体装入绕有线圈的骨架用胶或环氧树脂固化成具有串联激磁磁芯的磁性器件。

10、如权利要求9所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述第一磁芯体与第二磁芯体均是平整的端部，所述第一磁芯体与第二磁芯体的平整端部在连接处相互对齐。

11、如权利要求3所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述绝缘的不导磁层为绝缘膜或为绝缘胶。

12、如权利要求1所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述A片磁芯和B片磁芯为环形磁芯，所述环形磁芯为一个整体磁芯，或所述环形磁芯由多个环形磁片拼合成，或由多段弧形磁芯拼合成环形磁芯，磁力线可在所述环形磁芯内构成两次或以上首尾相连的循环回路。

13、如权利要求3所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，与两个层面E形的C片磁芯和D片磁芯相配合，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯的各自中柱和边脚互相组合时，位置关系可设计成上下或左右或三角或圆弧对接，同时C片磁芯和D片磁芯的对接的端面形状和A片磁芯和B片磁芯的端面形状一致且刚好对齐。

14、如权利要求3所述具有串联激磁磁芯的磁性器件，其特征在于，所述交叉插接的A片磁芯和B片磁芯，A片磁芯和B片磁芯拼装以后，外形类比如ER、EI、EP、ETD、EFD、RM、POT、EPC、PQ、ED的磁芯中的一片。