CN207282268U - 磁芯气隙口磁通优化的变压器 - Google Patents

Abstract

磁芯气隙口磁通优化的变压器,包括隔离带(2)、线架(3)、无隙磁芯(4)、有隙磁芯(5)和铁芯(6)；线架(3)中部安装铁芯(6)，线架(3)安装无隙磁芯(4)和有隙磁芯(5)，在线架(3)和铁芯(6)的气隙口分别敷设隔离带(2)。隔离带2的宽度控制绕组到边缘的安规距离，气隙长度可以精确控制，优化变压器的磁芯气隙磁通，防止在工作中产生磁饱和。整个磁路具有一点空气特性。在相同感量的情况下，B还是能够减小达到远离饱和点。变压器能承受更多能量，增加了磁芯抗直流磁化的能力。

Description

磁芯气隙口磁通优化的变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器元器件设备装置的结构改进技术，尤其是磁芯气隙口磁通优化的变压器。

背景技术

变压器利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯或磁芯。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。按用途可以分为：电力变压器和特殊变压器，如电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等。电路符号常用T当作编号的开头，例:T01,T201等。

变压器留气隙是为了防止在工作中产生磁饱和用途的，气隙是在铁芯交合处留的缝隙，气隙可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象。气隙大磁阻就大，气隙的大小，直接影响到耦合度，同时，在气隙降低磁导率的情况下要求线圈圈数较多，相关的铜损也增加，所以需要综合考虑。加了气隙，漏感增加，表现再输出电压上面是空载电压很高，许多需要高压小电流的变压器专门需要利用这样的特性。加气隙提高饱和N*I，变压器大部分能量存储在气隙中，气隙越大，变压器能存储的能量越大，故不容易饱和，变压器磁芯储能能力E＝0.5*B*V*H.,加入气隙后，H是磁芯和空气部分等效He。空心线圈永不饱和，故加入气隙后，整个磁路具有一点空气特性。饱和磁通密度仍然为磁芯材料的饱和磁通密度。但是，变压器能承受更多能量，其中，在气隙中占大部分。

变压器都是由硅钢片拼成的，两个对着的硅钢片之间的间隙叫气隙。气隙大了当然磁阻就大了。变压器留气隙是为了防止在工作中产生磁饱和。气隙是在铁芯交合处留的缝隙，和绕线无关。有了气隙的确增加了磁阻，气隙的作用是减小磁导率，使线圈特性较少地依赖于磁芯材料的起始磁导率。气隙可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象，更好地控制电感量。然而，在气隙降低磁导率的情况下要求线圈圈数较多，相关的铜损也增加，所以需要适当的折中，不可过大也不可过小。但是，同一磁芯开了气隙后，可使B—H曲线斜率降低，使磁芯饱和点右移，从而增加了磁芯抗直流磁化的能力。但气隙的加入，又使导磁率下降，所以气隙有个最佳值，即在电感线圈通过最大峰值电流时，磁芯不进入饱和，同时又不致使导磁率降得太低，在所需电感量一定时若导磁率降低势必要增加线圈匝数，这是个矛盾。确定最佳气隙的重要措施在于，按电感所通过的最大电流峰值Ip，利用直流磁化电源，和电感测试仪配套连接，使通入的直流电流达到Ip时，电感量下降不超过零电流时的10％，即认为磁芯已经到达最高Bm值，此时的间隙即为最佳气隙长度。如果通入Ip时，电感下降值超过10％，说明间隙较小，如果在Ip时，电感不下降，说明间隙偏大，总之，最佳气隙长度较难以精确控制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供磁芯气隙口磁通优化的变压器，克服现有技术缺陷，更利于优化变压器的磁芯气隙磁通。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括隔离带、线架、无隙磁芯、有隙磁芯和铁芯；线架中部安装铁芯，线架安装无隙磁芯和有隙磁芯，在线架和铁芯的气隙口分别敷设隔离带。

尤其是，在线架和铁芯的气隙口分别敷设3mm和5mm隔离带。

尤其是，在线架的次级线圈8一侧有接线脚。

尤其是，无隙磁芯为PQ4040NO GAP CORE，有隙磁芯为PQ4040GAP CORE。

尤其是，无隙磁芯和有隙磁芯并列安装。

本实用新型的优点和效果：隔离带的宽度控制绕组到边缘的安规距离，气隙长度可以精确控制，优化变压器的磁芯气隙磁通，防止在工作中产生磁饱和。整个磁路具有一点空气特性。在相同感量的情况下，B还是能够减小达到远离饱和点。变压器能承受更多能量，增加了磁芯抗直流磁化的能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例1结构示意图。

附图标记包括：

初级线圈1、隔离带2、线架3、无隙磁芯4、有隙磁芯5、铁芯6、接线脚7、次级线圈8。

具体实施方式

本实用新型原理在于，增加气隙后磁芯相当于包含了气隙，其整体的等效磁导率降低。降低的磁导率的确是指平均磁导率，这样B-H曲线会偏移，B-H曲线上的H也是指磁路中的平均磁场强度，而实际同一磁路中磁通量Φ是处处相等的，磁芯面积处处相等，所以磁通密度B处处相等。根据B＝uH,所以磁路中磁芯处的H和气隙处的H相比等于两者磁导率的比值，应该是相差甚远的。另一方面，增大工作区，是因为剩磁Br减小，磁滞回线斜率变小，延长了线性形态，防止饱和。但是气隙的加入增大了相对磁导率u，使得高频涡流损耗增加，磁场强度H增加，意味着需要更多的线圈匝数才能达到没开气隙时相同的磁通。同样的，气隙的增加，使得有效磁路长度le增加，le＝l+lg，其中，l为物理属性磁路的长度，即实际磁芯磁路的长度,而H＝0.4*PI*N*I/le的，使得H减小，则B＝u*H减小，从而使得防止饱和。当然，依据感量L＝u*(N_p ²)*Ae/lg的公式，增加了气隙后，必须要增加匝数N才能使得电感量达到原来的大小。不过L是和N²成比例的，比如气隙增大为原来的n倍，则N需要增大为原来的sqrt(n)倍以使得感量不变，从而最终得到的H减小为原来的1/sqrt(n)，即同时B也变为原来的1/sqrt(n),以最终在相同感量的情况下，B还是能够减小达到远离饱和点的目的。

本实用新型包括：隔离带2、线架3、无隙磁芯4、有隙磁芯5和铁芯6。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如附图1所示，线架3中部安装铁芯6，线架3安装无隙磁芯4和有隙磁芯5，在线架3和铁芯6的气隙口分别敷设隔离带2。

前述中，在线架3绕制隔离带2的对称两侧结构上分别初级线圈1和次级线圈8，而且，初级线圈1和次级线圈8绕制规格为2Ts Tape。

前述中，在线架3和铁芯6的气隙口分别敷设3mm和5mm隔离带2。

前述中，在线架3的次级线圈8一侧有接线脚7。

前述中，无隙磁芯4为PQ4040NO GAP CORE，有隙磁芯5为PQ4040GAP CORE。

前述中，无隙磁芯4和有隙磁芯5并列安装。

本实施例中，隔离带2的宽度控制绕组到边缘的安规距离，一般需与绕线绕组的高度等高，以防止在绕线时铜线叠在假墙上，但如果因装core困难时有时会包约1/2-3/4的高度,但以绕线不叠在假墙为原则。隔离带2为无纺布、橡胶或亚克力胶，耐温130℃,耐压5KV。隔离带2特性用途:用于UPS电源，干式变压器，高温工频变压器，高温垫片，微波炉变压器的绝缘。以上胶带均可用于电气绝缘410绝缘等级可达H级以上。隔离带2宽度及材料涉及安规不可任意更换。

本实施例中，线架3，英文统称为Bobbin，是变压器的主体结构组成部分。线架3在变压器中的作用主要包括：为变压器中的铜线提供缠绕的空间，固定变压器中的磁芯，线架3中的线槽为变压器生产绕线时提供过线的路径，线架3中的金属针脚为变压器之铜线缠绕的支柱；经过焊锡后与PCB板相连接，在变压器工作时起到导电的作用，线架3中的凸点、凹点或倒角，可决定变压器使用时放置方向或针脚顺序。

本实施例中，线架3一般按变压器所使用的无隙磁芯4、有隙磁芯5或铁芯6型号进行分类，有EI、EE、EF、EPC、ER、RM、PQ、UU等型号，而每个型号又可按无隙磁芯4、有隙磁芯5或铁芯6大小进行区分，如EE5、EE8、EE13、EE19等大小不一的型号。线架3按形状分为：立式和卧式两种；按变压器的工作频率又分为高频骨架和低频骨架两种，这里所讲的频率，是指变压器在工作时周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)，简称赫，也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或GHz做单位；按骨架的针脚使用性质，又分为直插式骨架(DIP)和贴片式骨架(SMD)两种。

本实用新型中，初级线圈1和次级线圈8绕组圈数时，在线架3的中间包裹隔离带2，此隔离带2的作用是使初级线圈1和次级线圈8绕组铜线避开有隙磁芯5的气隙口，因为磁芯气隙附近会存在扩散磁通，导致铜线损耗增加，所以避开气隙口不但可以避免这个情况产生，也可以同时保持前述研究中因气隙口存在而具有的积极作用。

Claims (5)

1.磁芯气隙口磁通优化的变压器,包括隔离带(2)、线架(3)、无隙磁芯(4)、有隙磁芯(5)和铁芯(6)；其特征在于，线架(3)中部安装铁芯(6)，线架(3)安装无隙磁芯(4)和有隙磁芯(5)，在线架(3)和铁芯(6)的气隙口分别敷设隔离带(2)。

2.如权利要求1所述的磁芯气隙口磁通优化的变压器，其特征在于，在线架(3)和铁芯(6)的气隙口分别敷设3mm和5mm隔离带(2)。

3.如权利要求1所述的磁芯气隙口磁通优化的变压器，其特征在于，在线架(3)的次级线圈(8)一侧有接线脚(7)。

4.如权利要求1所述的磁芯气隙口磁通优化的变压器，其特征在于，无隙磁芯(4)为PQ4040 NO GAP CORE，有隙磁芯(5)为PQ4040 GAP CORE。

5.如权利要求1所述的磁芯气隙口磁通优化的变压器，其特征在于，无隙磁芯(4)和有隙磁芯(5)并列安装。