变压器气隙

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开关变压器气隙

开关变压器气隙对于高频电感，相对气隙设在磁芯中部，如气隙设在磁芯拐角处，会使此处的扩散磁通更容易深入到磁芯窗口内（如图2(a)、(b)所示），这是因为磁通的分布，与所通过路径的磁阻分布有关。

相对气隙设在磁芯中部，气隙设在拐角处，扩散磁通经过路径的磁阻要比气隙设在磁芯窗口中部要小。

这样就会容易导致绕组损耗的增加。

另外如气隙靠近磁芯的上端面，在窗口内，有一部分磁通会绕过磁柱上的短端，直接在磁芯上端面和磁柱的长端之间形成一个磁通路(如图2(c)所示) ，从而使窗口内的扩散磁通增加。

在图3所示的电感结构中，如此时绕组靠近气隙，将导致绕组损耗刚开始时，随气隙在磁芯柱上的位置b 的增加而增加。

当b 增加到对应使扩散磁通最多时，绕组损耗增加到最大值。

此后随b 的增加，由扩散磁通引起的绕组损耗将随b 的增加而减少。

最后当b 增加到较大时，由于气隙距磁芯上端面较远，磁芯上端面对气隙附近的扩散磁通已不能产生影响。

这时随b 的增加，由扩散磁通引起的绕组损耗基本不变。

为了使绕组损耗刚开始时不随b 的增加而增大，可加大绕组与气隙间的距离，以减少气隙附近扩散磁通对绕组损耗的影响。

在图3所示的2种电感结构中，用铜箔绕制的绕组损耗随气隙位置b 的变化趋势与漆包线绕组是不同的。

这是因为两者之间在窗口内的磁通分布不同引起的。

用漆包线绕制的电感，旁路磁通的分布如图1(a)所示[1]。

而用铜箔绕制的电感，由于铜层对磁场的屏蔽作用，旁路磁通的分布如图1(b)所示。

磁通在窗口内的方向是在磁芯上下端面之间。

在这种情况下，改变气隙在磁芯柱上的位置，将对旁路磁通不会产生什么影响。

所以当距离b 较大时，随着b 的进一步增加铜层绕组损耗将基本不变。

而当距离b 较小时，b 的改变对绕组的损耗是有影响的，根据前面的分析，此时是气隙位置对扩散磁通的影响而造成的。

而用漆包线绕制的绕组，改变气隙在磁柱上的位置而能影响旁路磁通，从而影响绕组损耗，详细情况可参考文献[1]。

高频低压平面变压器磁芯气隙的研究

第38卷第3期计算机仿真2021年3月文章编号：1006 - 9348 (2021)03 - 0190 - 04高频低压平面变压器磁芯气隙的研究王星，程志江，孟德炀，翁雄亮(新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047)摘要:变压器时常发生磁饱和现象。

为防止磁饱和的发生，通常在磁路中加人一段气隙或减少绕组匝数。

研究在磁回路中加人气隙来避免磁饱和时，气隙量对高频平面变压器特性参数的影响。

以TDK铁氧体设计的髙频平面变压器为研究对象，通过理论分析计算出饱和电流和气隙量。

在ANSYS中建立3D仿真模型和电路简化模型，改变气隙量，分析高频平面变压器的涡流场、静电场特性以及原副边电压特性，将仿真数据用MATLAB处理后，得出其电气参数变化规律。

关键词：髙频平面变压器;涡流场;静电场;磁芯气隙;磁饱和中图分类号:TP391.9 文献标识码:BResearch on Air Gap of Magnetic Core of Low Voltage H P TWANG Xing,CHENG Zhi - Jiang,MENG De - Yang, WENG Xiong - Liang(College of Electrical Engineering,Xinjiang University,WulumuqiXinjiang830047,China) ABSTRACT:Magnetic saturation often occurs in transformers.In order to prevent the occurrence of it,an air gap is usually added to the magnetic circuit or the number of winding turns is reduced.This paper studied the effect of air gap on the characteristic parameters of high frequency planar transformer when air gap was added to the magnetic circuit to avoid magnetic saturation.Taking the high frequency planar transformer designed by TDK ferrite as the research object,the saturation current and air gap were calculated through theoretical analysis.In ANSYS,a3D simulation model and a simplified circuit model were established to change the air gap and analyze the eddy current field, electrostatic field characteristics and the original and secondary voltage characteristics of high frequency planar transformer.After processing the simulation data with MATLAB,the variation law of electrical parameters was obtained.KEYW ORDS：High frequency planar transformer；Eddy current field；electrostatic field；Magnetic core gap；Magnetic saturationi引言在磁化曲线（B-H曲线）中，当磁场强度（H)达到某一值时，磁感应强度（B)就不再随磁场强度的增加而增加了，这种现象就叫做磁饱和现象。

电源设计常用计算公式解析

电源设计常用计算公式解析1.MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax：式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC 220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导2.变压器原边绕组电流峰值IPK为：式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。

式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。

式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。

5.变压器磁芯反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km 为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。

根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。

6.变压器原边匝数NP式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts单位为s。

7.变压器副边匝数NS式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。

8.功率开关管的选择开关管的最小电压应力UDS一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。

9.绕组铜耗PCU原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。

10.磁芯损耗磁芯损耗取决于工作频率、工作磁感应强度、电路工作状态和所选用的磁芯材料的性能。

对于双极性开关变压器，磁芯损耗PC：式中：Pb为在工作频率、工作磁感应强度下单位质量的磁芯损耗(W/kg); Gc为磁芯质量(Kg)。

改进型分段气隙的高频平面变压器研究

电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU -EPSA第33卷第6期2021年6月Vol.33No.6Jun.2021改进型分段气隙的高频平面变压器研究侯宇琦，王议锋，陈晨，陈博（天津大学智能电网教育部重点实验室，天津300072）摘要：基于一种适用于家庭储能的1MHz 双向Multi -CLLC 直流变换器，提出了一种应用于高频变换器的平面变压器设计方法。

该方法充分考虑了高频应用下的磁芯材料特性、磁路磁通相消原理和绕组趋肤效应、邻近效应的影响，对磁件设计具有重要意义。

搭建了一台400W 的实验样机验证设计的合理性与可靠性，在额定工况下进行实验，实现了最高94%的工作效率。

分析实验波形存在的问题，提出改进型分段气隙变压器结构，对低压侧三路输出不均的问题进行改善，并利用ANSYS Maxwell 3D 瞬态场和涡流场求解器仿真验证了改进型结构在磁场分布、磁芯损耗和绕组损耗三方面的优化效果，证明了改进结构的可行性。

关键词：平面变压器；高频；双向直流变换器；谐振拓扑；高增益中图分类号：TM464文献标志码：A文章编号：1003-8930（2021）06-0110-11DOI ：10.19635/ki.csu -epsa.000739Research on High -frequency Planar Transformer with Modified Sectional -air -gapStructureHOU Yuqi ，WANG Yifeng ，CHEN Chen ，CHEN Bo（Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract:Based on a 1MHz bidirectional Multi -CLLC DC/DC converter which is suitable for household energy stor⁃age ，a planar transformer design method for high -frequency converters is proposed in this paper.This method fully con⁃siders the material characteristics of magnetic core ，the principle of magnetic circuit flux cancellation ，winding skin ef⁃fect ，and proximity effect ，which is of significance to the design of magnetic components.A 400W experimental proto⁃type was built to verify the rationality and reliability of the design.Under rated conditions ，the maximum working effi⁃ciency achieved 94%.In addition ，after the analysis of the problems in experimental waveforms ，a modified sectional -air -gap transformer structure was proposed to improve the uneven output from the three transformers on the low -voltage ing ANSYS Maxwell 3D transient solver and eddy current solver ，the optimization effects of the modified struc⁃ture on the magnetic field distribution ，core loss and winding loss are verified ，which proves the feasibility of the modi⁃fied structure.Keywords:planar transformer ；high frequency ；bidirectional DC/DC converter ；resonant topology ；high voltage gain 随着电力电子技术的发展，家庭储能发电系统将成为分布式电网的最小单位。

气隙与漏感的关系

气隙与漏感的关系磁芯饱和就相当于变压器的一次侧是个空心线圈（相当于短路），它的电流会很大，一直上升到烧坏变压器或者保险管为止。

磁芯气隙是磁芯空气间隙的简称，一般铁氧体，和硅钢的磁芯都不是一个整体的闭合体，是由E字体对接的对接口处有意无意留下的间隙就是磁芯气隙，所以人们不需要磁芯气隙时可以采用环型变压器，用到磁芯气隙时就故意加大对接的缺口，或在缺口处垫非导磁材料，如高温纸。

高频变压器才开气隙，是为了防止铁芯磁饱合，因为UPS中有高次诣波，所以要开气隙，但变压器开气隙的原理和电感是不一样的。

变压器都是硅钢片拼成的，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。

有了气隙的确是增加了磁阻，但却是有益的！气隙的作用是减小磁导率，使线涠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。

一般反激式电源，在气隙较小时，气隙越小，功率越小，气隙越大，功率越大，一般气隙能调到满足最大输出功率即可当然任何条件下不能进入饱和区即输入电流不能出现上冲现象。

在磨气隙时可用一小条水沙纸(加水磨速度较快较平)，底下垫玻璃,要气隙大就磨中间，想减小点气隙就磨两边。

反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数，由于反激电源需要变压器储存能量，要使变压器铁芯得到充分利用，一般都要在磁路中开气隙，其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率，使变压器能够承受大的脉冲电流冲击，而不至于铁芯进入饱和非线形状态，磁路中气隙处于高磁阻状态，在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。

变压器初次极间的耦合，也是确定漏感的关键因素，要尽量使初次极线圈靠近，可采用三明治绕法，但这样会使变压器分布电容增大。

选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯，可减小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。

气隙与漏感的关系

气隙与漏感的关系磁芯饱和就相当于变压器的一次侧是个空心线圈（相当于短路），它的电流会很大，一直上升到烧坏变压器或者保险管为止。

高频变压器才开气隙，是为了防止铁芯磁饱合，因为UPS中有高次诣波，所以要开气隙，但变压器开气隙的原理和电感是不一样的。

变压器都是硅钢片拼成的，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。

有了气隙的确是增加了磁阻，但却是有益的！气隙的作用是减小磁导率，使线涠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。

在磨气隙时可用一小条水沙纸(加水磨速度较快较平)，底下垫玻璃,要气隙大就磨中间，想减小点气隙就磨两边。

变压器初次极间的耦合，也是确定漏感的关键因素，要尽量使初次极线圈靠近，可采用三明治绕法，但这样会使变压器分布电容增大。

选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯，可减小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。

变压器公式,气隙推算

1：变压器中的公式：1）V=N*B*Ae/t.V是线圈两端的电压；N是线圈的匝数；B是磁芯的磁通量密度；Ae是磁芯的绕线的地方的横截面积t是时间。

公式的含义是：在时间t内，对绕线N匝的线圈而言，磁通量的变化是N*B*Ae，产生的感应电压是V。

安培定理：N1*I1+N2*I2...=H1*L1+H2*L2。

在稳恒磁场中，磁感应强度B沿任何闭合路径的线积分，等于这闭合路径所包围的各个电流的代数和乘以磁导率。

N1是磁芯绕组上线圈1的匝数。

I1是线圈1上的电流。

H1是磁芯的磁场强度=B/u0*ur，u0是真空磁导率，ur是磁芯的相对磁导率。

L1是磁芯中磁场回路的长度。

H2是磁芯的气隙的磁场强度=B/u0L2是磁芯气隙的长度。

B=u0*(N1*I1+N2*I2+...)/(L1/ur+L2)。

2：正激变压器最大功率处的波形磁通密度相对于时间t的波形公式1中（V=N*B*Ae/t），考虑到匝数越多，损耗越大，要求的磁芯越大，因此，选择匝数尽量少，选择B=Bmax。

V=N*Bmax*Ae/t1，求出N,N向上取整数Ni，作为绕线匝数。

选取Ni后，可以求出此时的Bi=V*t1/(Ni*Ae)。

通过公式2：Bi=u0*(N1*I1-N2*I2)/(L1/ur+L2)。

变压器中，同名端的电流方向相反，因此符号相反。

当功率等于p的时候，I2确定，可以算出I1=Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)+N2*I2/N1。

变压器的输入功率=I1*V*D=0.5*Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)*V*D+N2*I2/N1*V*T*D=0.5*Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)*V*D+p.是可以满足功率要求的。

因此正激变压器不需要调节L2的值，来满足功率要求。

3：反激变压器（不连续）磁通密度相对于时间t的波形公式1中（V=N*B*Ae/t），考虑到匝数越多，损耗越大，要求的磁芯越大，因此，选择匝数尽量少，选择B=Bmax。

反激变压器电感量及气隙的影响

单端反激变压器电感量及气隙的影响
单端反激架构是电源界应用的最为广泛的一种电源架构，主要是应用于150W以下功率范围的隔离电源中。因其外围器件少，电路简单等优点，而广泛被应用。
单端反激按照工作模式可以分为，不连续模式，临界模式以及连续模式，下面就将分别对这几种模式的变压器设计加以讨论，主要是讨论电感量以及气隙对对变压器的影响。
在同样电感量的情况下，在增加匝数的情况下，需要增加气隙，这才能有效防止饱和。
在同样匝数的情况下，电感量越小，电流峰峰值越大。
在IC如果采用电流模式时，较小的电感值也能有效防止磁通饱和。
我们可以知道：
可以得出：
又因为：，我们可以得出：
当时，
而由于
我们可以知道，，可以得出：
我们可以得出，在同样初级匝数的情况下，磁通量正比于电感量的开方值。
二、CCM模式
在CCM模式下，同样能够将剩磁降低，这也有助于防止磁芯饱和。
由得，，
其中：
的单位为磁芯面积（）
为磁通密度，单位为（特斯拉：T,备注：）
所以有：
所以可以推出：
另外一个推导公式：（
,可以得出：
（）
进一步可以得出：
，前一项是磁芯储能，后一项是气隙储能。
）
在正激类变压器中，增加气隙能够将剩磁降低，这也有助于防止磁芯饱和。
同样，在控制IC为电流控制模式的时候，在电感量较小的时候比较大，所以可以有效防止饱和。
推导如下：
由DCM模式：
我们知道：
(1-3)
一个周期T内提供的能量为：
（1-4）
由于 ,带入式（1-5）得到：
（1-6）
从式（1-3）我们知道如果加气隙之后，磁导率降低（备注： ,如果，则相对磁导率为：，为有效磁导率，为磁路长度，为气隙长度，其中也就是说有效磁导率降低了，推导见《开关电源中的磁性元件》P44，另外一个公式lc/μc+ lg/μo=N2Ae / L），随着气隙增大，电感量Lp减小（由公式我们知道：，推导过程见《开关电源中的磁性元件》P33，上式中，B为磁通密度，A为磁芯截面积，l为磁路长度，H为磁场强度。）在输入功率、电压、周期T不变的情况下，则dt必然减小。

开关电源常用公式汇总

开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总一、MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax：式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC 220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。

二、变压器原边绕组电流峰值IPK为:式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。

三、变压器原边电感量LP:式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。

式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。

五、变压器磁芯反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。

根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。

六、变压器原边匝数NP:式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts单位为s。

式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。

八、功率开关管的选择开关管的最小电压应力UDS一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。

九、绕组电阻值R：式中：MUT为平均每匝导线长度(cm)；N为导线匝数；为20℃时导线每cm的电阻值(μΩ)。

十、绕组铜耗PCU为：原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK 来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。

开关变压器磁芯气隙的选取

根据变压器的额定电压选取
总结词
额定电压越高，所需气隙越大。
详细描述
在高压应用中，为了防止磁芯饱和，需要适当增加气隙。气隙的大小应确保在最大工作电压下，磁芯不会进入饱和状态。
根据变压器的额定电流选取
总结词
额定电流越大，所需气隙越小。
详细描述
电流越大，磁芯中的磁通密度越高，为了防止磁芯过热和磁饱和，需要减小气隙以减小励磁电感和磁通密度。
总结词：中等气隙
详细描述：对于100kHz的开关变压器，由于频率有所提高，磁芯的磁通密度相应增大，因此需要选择中等大小的气隙，通常在0.5mm至1mm之间。中等的气隙可以在减小磁阻和提高效率之间取得平衡。
实例三：200kHz开关变压器的气隙选取
总结词：较大气隙
详细描述：对于200kHz及以上的开关变压器，由于频率较高，磁芯的磁通密度较大，因此需要选择较大的气隙，通常在1mm至2mm之间。较大的气隙可以减小磁芯的磁饱和现象，提高变压器的可靠性。
适用范围
适用于研发阶段，对未知气隙值进行探索和优化。
经验法
根据经验数据
适用范围
根据以往的设计经验，对于特定类型的磁芯和用途，选取合适的气隙值。
适用于成熟产品设计和生产过程中，对气隙值的快速选取。
考虑因素
经验法依赖于过往的设计经验和实际运行效果，可能无法适应新的应用场景和变化的工作条件。
04
作用
气隙的主要作用是调节磁通量和磁路磁阻，从而影响变压器的性能。
气隙对开关变压器性能的影响
01
02
03
磁通量调节
通过改变气隙大小，可以调节磁通量的大小，进而影响变压器的输出电压和电流。
磁路磁阻

变压器气隙

变压器气隙作者:日期:变压器气隙电感是开关电源中重要的元件之一，其合理设计有利于提高电源效率和可靠性。

为防止电感饱和，需要在磁芯中加入气隙。

铁粉芯的气隙均匀分布在磁芯中。

如果采用高导磁材料来绕制电感，传统的做法是采用集中气隙。

为了减少由气隙附近的扩散磁通引起的绕组损耗，绕组布置需避开气隙3个左右的气隙长度。

然而对于较大的气隙，那样做将使磁芯窗口的利用率大大降低，此时可应用多个小气隙来构成分布气隙。

文献［1］提出利用交错气隙以减少旁路磁通，从而减少绕组损耗。

前人的研究成果对电感设计具有指导意义，但对某些方面没有进行详细研究，特别是多气隙中各小气隙之间磁柱的长度对扩散磁通的影响，气隙布置在磁芯拐角附近对扩散磁通的影响，以及分布气隙的个数如何选择等。

近年来，电磁场有限元分析软件得到广泛的应用，分析结果的正确性得到了大量的证实［2 : 0本文在前人研究的基础上，利用电磁场有限元软件对上述问题进行详细的研究。

?2气隙在磁芯柱上不同位置对绕组损耗的影响？根据文献［1］的分析,在电感中的磁通可分成以下三个部分（如图1所示）:（1）在磁芯中构成回路的主磁通；（2 ）气隙附近进入磁芯窗口的扩散磁通；（3）穿越磁柱之间窗口内的旁路磁通。

图L电«中的5^通仔布（对称半刚磁芯）（町潦包践塩组*〔3擠拮绕组由于主磁通未深入磁芯窗口内，故它不会在绕组上感应出涡流。

扩散磁通则会在气隙附近的绕组上感应出涡流。

旁路磁通穿越磁柱间的磁芯窗口，将在绕组上感应出涡流。

气隙在磁芯柱上的不同位置对磁芯窗口内的扩散磁通和旁路磁通都可能产生影响。

对绕组由漆包线构成的电感，气隙在磁芯柱上不同位置对磁芯窗口内旁路磁通的影响在文献［1］中已有详细分析。

本节主要分析对扩散磁通的影响,并分析气隙在磁芯柱上的位置对铜箔与漆包线绕制的电感所产生的不同影\丨&i逼ttflfw. S12G. com山响。

?对于高频电感，相对气隙设在磁芯中部，如气隙设在磁芯拐角处，会使此处的扩散磁通更容易深入到磁芯窗口内（如图2 （a）、（b）所示），这是因为磁通的分布，与所通过路径的磁阻分布有关。

磁芯如何开气隙

le/ue=24.2/2300=0.0105
le的单位是mm
电感跌落 L/Lg 气隙深度 lg
表三
1.1
1.5
0.01155 0.01575
2
3
0.021 0.0315
4
5
0.042 0.0525
电感跌落 L/Lg 气隙深度 lg
8
9
0.084 0.0945
10 0.105
12
15
0.126 0.1575
30
40
50
60
70
80
0.97305 1.2974 1.62175 1.9461 2.27045 2.5948
从以上可以看出:气隙深度正比于电感的跌落幅度;磁芯越小,气隙越小,加工越难.
3: 开气隙的难度处决于气隙大小,气隙越大,设备成本低,易达到客户要求,加工难度小; 气隙越小,要求加工用的设备精度高,不易达到客户要求,加工成本高,加工难度大.
10%
15%
20%
25%
30%
9.09% 13.04% 16.67% 20.00% 23.08%
气隙误差 △/lg: 是由加工气隙设备的精度△(数显磨床精度为0.02mm) 和气隙深度lg(处决于客户要求的电感受量大小和无气隙之感量)决定的.
b: 以磨床的精度0.02mm为例,在其它条件固定不变的情况下,
0.3 6.25%
0.35 5.41%
气隙深度 lg(mm) 电感误差 △/Lg
0.4 4.76%
0.45 4.26%
0.5 3.85%
0.55 3.51%
0.6 3.23%
气隙深度 lg(mm) 电感误差 △/Lg
0.65 2.99%

变压器的铁心的气隙

变压器的铁心的气隙变压器是一种重要的电气设备，广泛应用于电力系统中。

变压器的核心是由铁芯和绕组组成，其中铁芯起着重要的作用。

铁心的气隙是影响变压器工作性能的关键因素之一。

本文将从气隙的概念、影响因素和控制方法等方面进行讨论。

一、气隙的概念在变压器的铁心中，电力磁场通过铁磁材料流动，最终形成所需的磁路。

因为铁芯材料本身存在磁饱和现象，所以为了提高变压器的质量，有时会在铁心的磁路中设置气隙，气隙的作用是限制铁芯饱和，同时可以降低磁芯损失和噪声。

气隙一般是通过在铁心中加入细小的隔板或者使用多层铁心的方式实现的。

二、气隙的影响因素1. 气隙大小。

气隙的大小会对变压器的电磁性能产生很大的影响。

一方面，气隙越大，变压器的饱和电流就会越低，变压器的能力也会降低，另一方面，气隙越小，变压器的损耗就会增加，同时还会增加噪声和热量的产生。

2. 气隙位置。

变压器的气隙位置会影响铁芯中磁通的流动方向，进而影响变压器的工作性能和实际工作效果。

经过优化设计和改进，气隙的位置应该位于铁心的中心位置或者离中心稍微偏离一点的地方。

3. 铁磁材料的特性。

铁磁材料是铁芯的主要构成部分，材料的特性也会对气隙的作用产生重要的影响。

通常情况下，软磁性材料的磁导率较高，对气隙的限制作用也会更加明显。

三、控制气隙的方法1. 控制气隙大小。

为了控制气隙的大小，可以通过设计合适的隔板和铁心结构来达到目的。

一般来说，增加隔板的数量可以减小气隙的大小，同时加强铁芯材料的压缩和组装也可以有效控制气隙大小。

2. 调整气隙位置。

为了实现气隙位置的调整，可以通过增加额外的支撑来实现。

通常情况下，设计者可以在铁心的中心部位设置支撑，以使铁心的中心位置与气隙位置一致。

这时，铁心在受到电磁场的作用下会产生弯曲变形，但由于有了额外的支撑，这种变形也会得到控制。

3. 选择合适的铁磁材料。

为了实现对气隙的良好控制，合适的铁磁材料至关重要。

一般来说，使用铁磁材料时应考虑材料的磁化曲线、应力-应变性能以及材料的温度系数等特性。

利用示波器完成反激变压器设计中的磨气隙技巧

利用示波器完成非持续反激变压器设计中的磨气隙小技巧
Pa2792@写于2012年7月2日
反激变压器设计中为了防止变压器正常工作时进入饱和，需要磨气隙，气隙过小，变压器在工作中还是很容易进入饱和状态，气隙过大，虽然不会进入饱和，但是会增加变压器损耗，所以需要合适的气隙来让变压器工作在更优的状态，提供变压器转换效率。

1、先按照计算温度计算的气隙值的一半磨气隙，然后上机测试，把开关电源输入电压调到额定最大输入电
压的1.1倍，负载也为额定输出的1.1倍；用示波器观察反激开关电源mosfet的Vds波形，根据波形不断的。

下图：气隙还没有磨到位，工作在断续模式下时的Vds波形。

2、继续轻微磨气隙，再继续查看Vds波形。

气隙稍微过位，在BCM状态，此值为离气隙最佳状态很接近；
保留这个气隙的磁芯进入转换效率测试。

3、下图为气隙过度，直接在非持续状态下工作。

利用最接近最优状态的磁芯，测试变压器的各种特性。

上电调节不同的输入电压，此值下都有一个比较良好的效率，磨气隙工作就基本达成。

磨气隙也是一个很费劲的后，需要不断的拆装变压器，来调整气隙。

初级电感量
初级漏感
次级电感量
初级电阻值
次级电阻值
辅助绕组电阻值
初级，初级电容值。

磁隙高度和气隙-概述说明以及解释

磁隙高度和气隙-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分内容：磁隙高度和气隙是电磁学中重要的概念，它们在电机、发电机等设备中起着至关重要的作用。

磁隙高度是指磁场中磁力线通过磁路中的空气隙高度，而气隙则是指磁路中的两个磁性材料之间的间隙。

磁隙高度和气隙之间存在着密切的关系，气隙的大小会直接影响磁隙高度的大小，从而影响整个磁路的磁力分布和性能。

在本文中，我们将探讨磁隙高度的定义、磁隙高度与磁力关系以及气隙对磁隙高度的影响，旨在探讨磁隙高度与气隙之间的关系，以及磁隙高度对电磁设备性能的影响，为进一步优化磁路设计提供理论依据。

1.2 文章结构文章结构部分内容可以包括对整篇文章的布局和组织结构的描述，以及各个章节之间的逻辑关系和连接部分的提炼。

在"文章结构"部分中，我们将对整篇文章的组织结构进行详细介绍。

本文共分为三个主要部分：引言、正文和结论。

在引言部分，我们将概述本文对磁隙高度和气隙的研究，以及介绍文章的结构和目的。

在正文部分，我们将分别介绍磁隙高度的定义、磁隙高度与磁力关系以及气隙对磁隙高度的影响。

这些内容将深入探讨磁隙高度在磁力相关系统中的重要性和影响因素。

最后，在结论部分，我们将总结磁隙高度的重要性，并探讨磁隙高度的优化方向和未来的研究方向。

这部分将对本文的研究内容进行概括总结，并对未来研究提出展望。

通过以上结构的安排，本文将全面、系统地介绍磁隙高度和气隙的相关知识，为读者提供全面的了解和研究的方向。

1.3 目的本文的目的是探讨磁隙高度和气隙之间的关系，并分析磁隙高度对磁力和电磁设备性能的影响。

通过深入研究磁隙高度的定义、磁力关系以及气隙对磁隙高度的影响，旨在为磁力学和电磁设备优化提供理论支持和实际应用指导。

同时，本文还将总结磁隙高度的重要性，探讨其优化方向，并展望未来的研究方向，以期为相关领域的研究和工程实践提供有益的参考和借鉴。

2.正文2.1 磁隙高度的定义磁隙高度指的是磁场中两磁体之间的间隙距离，也可以理解为磁场中的空气间隙的高度。

分段气隙新能源变压器[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820276435.2(22)申请日 2018.02.27(73)专利权人上海美星电子有限公司地址 200233 上海市徐汇区虹漕路30号4号楼203室(72)发明人杨胜麒　李俊华　傅翼　(51)Int.Cl.H01F 3/14(2006.01)H01F 27/24(2006.01)(54)实用新型名称分段气隙新能源变压器(57)摘要分段气隙新能源变压器包括：磁芯、磁路结构、粘接剂和浸漆，磁芯通过粘接剂与磁路结构两端连接，浸漆设于磁芯表面。

其中，磁路结构包括：第一磁片、第二磁片、第一GAP垫片、第二GAP垫片和环氧树脂。

本实用新型与传统技术相比，通过改变气隙结构方式，可以减少气隙产生的边缘效应，减少漏磁及气隙造成的磁路损耗，提高产品的使用寿命；磁芯接触端面采用了F305A/B规格的粘接剂固定后再进行浸漆处理，同时磁路结构辅助环氧树脂固定，提高产品的稳定性及可靠度。

权利要求书1页说明书2页附图1页CN 207909617 U 2018.09.25C N 207909617U1.分段气隙新能源变压器，其特征在于，包括：磁芯(100)、磁路结构(200)、粘接剂(300)和浸漆(400)，所述磁芯(100)通过粘接剂(300)与磁路结构(200)两端连接，所述浸漆(400)设于磁芯(100)表面；其中，所述磁路结构(200)包括：第一磁片(210)、第二磁片(220)、第一GAP垫片(230)、第二GAP垫片(240)和环氧树脂(250)，所述第一磁片(210)一端通过粘接剂(300)与磁芯(100)连接，所述第一磁片(210)另一端通过环氧树脂(250)与第一GAP垫片(230)连接，所述第二磁片(220)通过环氧树脂(250)与第一GAP垫片(230)连接，所述第二GAP垫片(240)两端通过环氧树脂(250)与第二磁片(220)连接。

变压器分段气隙的作用

变压器分段气隙的作用说起来这变压器分段气隙啊，可真是变压器里头的大学问。

你别看它不起眼，就那么几个小小的缝隙，作用可大了去了。

我琢磨着，咱得从变压器的铁芯开始聊起。

变压器啊，都是硅钢片拼成的，俩对着的硅钢片之间的那个缝隙，就是咱们说的气隙。

你想象一下，变压器铁芯就像是个大块头，这气隙呢，就像是在大块头上开了几个透气的小窗。

这透气的小窗，可不是白开的，里头学问大了去了。

首先啊，这气隙能防止铁芯磁饱和。

铁芯在工作的时候，会对磁场磁通产生反应，有时候这反应太强烈了，铁芯就容易磁饱和，磁通密度就蹭蹭往上涨，磁通变化率却越来越小，漏电流也就跟着减小了。

可咱变压器啊，要的是稳定，要的是效率，这磁饱和可不是啥好事儿。

所以啊，咱们就在铁芯上开了这些气隙，就像是给铁芯解了绑，让它别那么“紧绷绷”的。

这样一来，磁通在每一段铁芯间波动就小了，铁芯的饱和度也就降低了，变压器的能效自然就上去了。

再来说说这变比误差。

变压器在不同负载下，给定电压和实际输出电压之间总是有那么点差值，这就是变比误差。

这误差要是大了，那传输质量可就得受影响。

可咱们有了分段气隙啊，这铁芯的饱和度降低了，磁通密度变小了，电势器的不均匀度也就跟着降低了，变比误差自然也就小了。

你说，这气隙是不是立了大功？还有啊，这气隙还能减小磁导率，控制电感量。

咱变压器啊，有时候得面对交流大信号或者直流偏置，这时候铁芯就容易磁饱和。

可有了气隙啊，就像是给铁芯加了层防护罩，磁饱和现象就大大减少了。

而且啊，这气隙还能增大储能的效果和上限，让变压器更加耐用。

不过啊，这气隙也不是越大越好。

气隙太大了，磁导率就太低了，电感感量就越来越难增加了，铜损也就跟着增加了。

所以啊，咱们得选择合适的气隙大小，得让这变压器既稳定又高效。

记得有一次，我跟一位老电工聊天，他跟我说起这变压器分段气隙的事儿，那表情就像是发现了新大陆似的。

他说啊，这气隙就像是变压器的“呼吸口”，得让它顺畅地呼吸，才能保持最佳状态。

一种分段式气隙变压器磁芯[实用新型专利]

专利名称：一种分段式气隙变压器磁芯
专利类型：实用新型专利
发明人：王维苓,王显坤,王勃,胡保国,曾现功申请号：CN202122921174.X
申请日：20211125
公开号：CN216389004U
公开日：
20220426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种分段式气隙变压器磁芯，包括“日”字型的磁芯主体，磁芯主体包括左磁芯块和右磁芯块，磁芯主体中部设有骨架，骨架与磁芯主体之间存在配合间隙，左磁芯块上对应骨架的位置设有左磁块，右磁芯块上对应骨架的位置设有右磁块，骨架上设有与左磁块及右磁块间隙配合的装配孔，所述装配孔内对应左磁块与右磁块之间的位置设有磁材组件。

本实用新型提供了一种分段式气隙变压器磁芯，结构简单，稳定可靠；通过采用带孔的非磁性垫片，且设置空气间隙，可有效减少非磁性垫片及导热胶的使用量，降低磁芯的生产成本，同时减少磁芯装配操作步骤，使磁芯装配更简单，有利于提高磁芯的生产效率。

申请人：天津光电惠高电子有限公司
地址：300222 天津市河西区泰山路6号
国籍：CN
代理机构：天津合正知识产权代理有限公司
代理人：孟令琨
更多信息请下载全文后查看。

气隙谐波磁场

气隙谐波磁场是一种重要的电磁现象，它在电力系统和电动机等电气设备中起着重要的作用。

本文将探讨气隙谐波磁场的基本概念、产生原因、影响和解决方案。

一、基本概念气隙是指电机或变压器内部线圈之间的距离，由于存在磁阻，因此会产生磁场。

当气隙处有交流电流通过时，就会产生交变磁场。

气隙谐波磁场就是指这个交变磁场中含有高次谐波分量。

二、产生原因气隙谐波磁场产生的原因主要有两个：一是电源电压的畸变，二是电机或变压器内部的磁化不均匀。

当电源电压中含有高次谐波时，就会在电机或变压器内部产生不均匀的磁化，从而产生气隙谐波磁场。

三、影响气隙谐波磁场会对电机或变压器等设备产生一系列影响。

首先，它会增加设备的损耗，降低效率，甚至可能导致过热。

其次，气隙谐波磁场会干扰周围的电子设备，如通信设备、计算机等，造成信号失真或中断。

此外，过强的气隙谐波磁场还可能对人身安全造成威胁。

四、解决方案为了减小气隙谐波磁场的影响，我们可以采取以下措施：1. 改善电源质量：尽量减少电源中的高次谐波含量，例如改善供电系统中的滤波装置，以减少谐波的产生。

2. 优化电机或变压器设计：在设计和制造电机或变压器时，要确保磁化过程的均匀性，以减少气隙谐波磁场的产生。

3. 使用滤波器：在电机或变压器的输入端加装滤波器，以吸收或抵消部分气隙谐波磁场。

4. 安装磁屏蔽：在电机或变压器外部加装磁屏蔽，以减少外部干扰对内部设备的影响。

5. 优化控制策略：在电机控制系统中，优化控制策略，减少电流畸变，从而减小气隙谐波磁场的产生。

通过以上措施的综合应用，可以有效减小气隙谐波磁场的影响，提高电机或变压器的性能和安全性。

总之，气隙谐波磁场是一种重要的电磁现象，它会对电机或变压器等设备产生一系列影响。

了解其产生原因和解决方案，对于保障设备性能和安全具有重要意义。

在实际应用中，我们需要综合考虑多种因素，采取综合措施来减小气隙谐波磁场的影响。