气隙磁芯电感

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气隙磁芯电感(赵修科)

气隙的边缘磁通
磁没有绝缘，空气隙周围空间也是磁路的一部分－边缘磁通。气隙越大，边缘磁通范围越大。边缘磁通与气隙磁通并联，论坛 om 器 t.c 在线圈包围的磁芯中磁通增 bi 压变 g子 bi 加，总磁链ψ增加，电感量电 s. 特 bb 加大。比 // 大 p: tt h
维持电感量措施
直流滤波电感设计要点
直流滤波电感量(Buck) 式中：
反激连续模式，不仅考虑直流，也要考虑交流邻近效应损耗。断续模式按损耗100mW/cm3(自冷）选取磁通密度，既要考虑线圈损耗，也要考虑磁芯损耗。
坛 m U 器论 o +o U R =U cΔ t. 压 bi ' Dmin = U o 子U i max / 变 ig 电 s.b 特 bb 参数选取：市售功率磁芯 B ≤ 0.9 Bs100 比 // 大 p: 损耗：主要是铜损：直流滤波电感只考虑直流损耗； tt h
气隙磁芯电感坛
论 com 器 t. 压 bi 南京航空航天大学变 g子 bi 电赵修科 s. 特 bb 比 // 大 jops@ p: tt h
gelblion@
电感定义
坛 m i 器论 .co ψ 是线圈主磁链与散磁链总和, bit 压变 g子 bi 不存在‘漏磁’。电 s. 特 bb 比 // 如果是环形闭合磁路磁芯大 p: ψ NBA t ht = N 2 μ0 μr A L= = i Hl / N l
电感能量
电流产生磁场，即建立磁场能量（环形为例）
VBH LI Wm = ∫ AlHdB = V ∫ HdB = 坛 = 0 0 论 2com 2 器 t. 压 bi 环形气隙磁场能量子变 ig电 B 2s.b 2 Vc B比特Vδ bb Wm = 大 +:// 2 μ0 μttp 2 μ0 hr

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。

变气隙厚度电感式传感器的工作原理

变气隙厚度电感式传感器的工作原理变气隙厚度电感式传感器是一种用于测量物体间距离的传感器，它利用变化的磁场来检测物体的位置。

该传感器的工作原理是基于磁感应定律和电感的原理。

在传感器中，有一个线圈被称为感应线圈，它由绝缘导线绕成。

当电流通过感应线圈时，会产生一个磁场。

当有一个金属物体靠近感应线圈时，金属物体会改变感应线圈周围的磁场。

当金属物体靠近感应线圈时，磁场的强度会增加。

这是因为金属物体对磁场的导磁性比周围空气要高，所以金属物体会吸引磁场线，使得磁场线更加集中。

这种增加的磁场会导致感应线圈中的感应电流发生变化。

感应电流的变化会导致感应线圈中的电感发生变化。

根据电感的定义，电感是导线中感应电流变化率与其产生的磁场的关系。

因此，当金属物体靠近感应线圈时，感应线圈中的电感会随之变化。

通过测量感应线圈中的电感变化，可以确定金属物体与感应线圈之间的距离。

当金属物体离开感应线圈时，磁场的强度减小，感应线圈中的电感恢复到初始状态。

为了实现精确测量，变气隙厚度电感式传感器通常由多个感应线圈组成，以提高灵敏度和测量范围。

这些感应线圈被安置在传感器的不同位置，以便能够检测物体的位置变化。

变气隙厚度电感式传感器的工作原理可以应用于多个领域。

例如，在工业领域中，可以使用该传感器来测量金属板的厚度或检测物体的位置。

在汽车领域中，可以使用该传感器来测量车辆制动器的磨损程度或检测车辆的停车距离。

变气隙厚度电感式传感器通过测量感应线圈中的电感变化来确定物体的位置。

它利用磁感应定律和电感的原理，具有精确测量和广泛应用的特点。

通过不断改进传感器的设计和技术，可以进一步提高其性能和应用范围。

变气隙式电感传感器工作原理

变气隙式电感传感器工作原理
变气隙式电感传感器是一种基于电感的传感器，其工作原理如下：
1. 传感器结构：变气隙式电感传感器由一个线圈和一个可调节的气隙组成。

线圈通常以螺型或螺旋形式绕制在芯体上，而气隙是通过调节两个磁芯之间的距离来实现的。

2. 飞行时间测量原理：当传感器中的电流发生变化时，会在线圈周围产生一个磁场。

磁场会通过磁芯和气隙传播出去，形成一个电磁波。

当电磁波到达目标物体时，一部分能量会被目标物体吸收，而一部分能量会返回到传感器。

3. 目标物体的反射：目标物体会反射一部分电磁波回到传感器。

返回的电磁波与传感器中的原始电磁波之间存在一个相位差。

变气隙式电感传感器通过测量相位差来确定目标物体的位置或距离。

4. 相位差的测量：传感器使用一个相位检测电路来测量原始电磁波和反射电磁波之间的相位差。

根据相位差的大小，可以计算出目标物体与传感器之间的距离。

总结：变气隙式电感传感器通过测量原始电磁波与反射电磁波之间的相位差来确定目标物体的位置或距离。

这种传感器广泛应用于自动化控制、机器人、测距仪等领域。

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%

开气隙后的磁芯曲线

开气隙后的磁芯曲线1. 磁芯曲线概述磁芯曲线是研究磁材料磁性特征的重要手段之一，通过绘制磁感应强度（B）与磁场强度（H）的关系曲线，可以了解磁性材料的磁化特性。

在磁芯材料中，气隙的存在对磁芯曲线有重要影响。

本文将重点讨论开气隙后的磁芯曲线特性。

2. 气隙对磁芯曲线的影响气隙是指磁芯材料内部的空气或其他非磁性物质的空隙。

在磁化过程中，气隙会使磁场分布不均匀，导致磁芯曲线的变形。

以下是气隙对磁芯曲线的主要影响：2.1. 饱和磁感应强度的下降在饱和区域，磁芯材料的磁化达到最大值，进一步增加磁场强度将无法使磁感应强度继续增加。

然而，气隙存在时，磁感应强度会出现明显下降。

这是因为气隙会产生磁场集中效应，使局部磁感应强度降低，从而影响整体磁芯曲线。

2.2. 矫顽力的降低矫顽力是指磁化过程中需要施加的反向磁场强度，以消除材料的剩磁。

气隙的存在会使磁化过程中的磁场分布不均匀，导致局部磁场强度较低，使矫顽力减小。

因此，开气隙后的磁芯曲线在矫顽力方面表现出明显的变化。

2.3. 磁滞损耗的增加磁滞损耗是磁芯材料在磁化过程中因剩磁产生的能量损失。

气隙的存在会导致磁场分布不均匀，使磁滞损耗增加。

这是因为在气隙处，磁场相对较弱，磁芯材料的磁化需要更多的能量来克服气隙的影响。

3. 开气隙后磁芯曲线的实验研究为了验证气隙对磁芯曲线的影响，进行了一系列实验研究。

实验中选取了常见的磁芯材料并制备了开气隙的样品，然后通过磁感应强度计和磁场强度计进行测量。

以下是实验结果的总结：3.1. 饱和磁感应强度下降程度与气隙大小成正比实验结果表明，饱和磁感应强度下降的程度与气隙的大小成正比。

当气隙较小时，磁感应强度下降较小；当气隙较大时，磁感应强度下降明显。

这可以解释为气隙较小时，磁场分布的不均匀性较小，影响较小。

3.2. 开气隙后矫顽力显著降低实验结果显示，开气隙后矫顽力显著降低。

这是因为气隙会产生磁场集中效应，使磁场分布不均匀，导致矫顽力减小。

一文让你看懂电感磁芯材料

一文让你看懂电感磁芯材料展开全文1、磁芯材料基本概念ui值磁芯的初始透磁率，表示材料对于磁力线的容纳与传导能力。

（ui=B/H）AL值：电感系数。

表CORE成品所具备的帮助线圈产生电感的能力。

其数值等于单匝电感值,单位是nH/N2。

磁滞回线：1﹕B－H CURVES （磁滞曲线）Bms：饱和磁束密度，表示材料在磁化过程中，磁束密度趋于饱和状态的物理量，磁感应强度单位﹕特斯拉＝104高斯。

我们对磁芯材料慢慢外加电流，磁通密度(磁感应强度)也会跟着增加，当电流加至某一程度时我们会发现磁通密度会增加很慢，而且会趋近一渐进线，当趋近这一渐进线时这个时候的磁通密度我们就称为的饱和磁通密度（Bms）Bms高：表明相同的磁通需要较小的横截面积，磁性组件体积小。

Brms：残留磁束密度，也叫剩余磁束密度，表示材料在磁化过程结束以后，外磁场消失，而材料内部依然尚存少量磁力线的特性。

Hms：能够使材料达到磁饱和状态的最小外磁场强度，单位﹕A/m=104/2π奥斯特。

Hc：矫顽力，也叫保持力，是磁化过程结束以后，外磁场消失,因残留磁束密度而引起的剩余磁场强度。

因为剩余磁场的方向与磁化方向一致，所以，必须施加反向的外部磁场，才可以使残留磁束密度减小到零。

从磁滞回线我们可以看出：剩磁大，表示磁芯ui值高。

磁滞回线越倾斜，表示Hms越大磁芯的耐电流大。

矫顽力越大，磁芯的功率损耗大。

铁粉芯：铁粉芯是磁芯材料四氧化三铁的通俗说法，主要成分是氧化铁，价格比较低，饱和磁感应强度在1.4T左右：磁导率范围从22-100，初始磁导率ui值随频率的变化稳定性好，直流电流迭加性能好，但高频下消耗高。

该材料可以从涂装颜色来辨认材质，例如：26材：黄色本体/白色底面，52材：绿色本体/蓝色底面。

该类材料价格便宜，如果感量不很高，该材料是首选。

可以根据感量大小和IDC要求，选择所需材料，8材耐电流最好，26材最差，18材在两者之间，但8材AL值很低。

变气隙型电感传感器工作原理及特性

变气隙型电感传感器工作原理及特性
1、结构和工作原理
变间隙型电感传感器的结构示意图如图所示。

传感器由线圈、铁心和衔铁组成。

工作时衔铁与被测物体连接，被测物体的位移将引起空气隙的长度发生变化。

由于气隙磁阻的变化，导致了线圈电感量的变化。

220002m
N A N L R μδ== （1）
2、输出特性
设初始电感为 2
0000
2A N L μδ= 当衔铁上移Δδ时, 传感器气隙减小Δδ, 即δ=δ0-Δδ,
20000002()1N A L L L L μδδδδ=+Δ==Δ−Δ−（2）
当Δδ/δ0 «1时, 可将上式用台劳级数展开成级数形式为
20
000[1()()...L L ]δδδδδδΔΔΔΔ=⋅+++
当衔铁下移Δδ时, 传感器气隙增加Δδ, 即δ=δ0+Δδ,
20
000[1()()...]L L δδδδδδΔΔΔΔ=−−− 忽略高次项, 可得
0L L δδΔΔ= （3）则灵敏度为
000
L L K δδΔ==Δ （4）变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，一般取0
0.1δδΔ≤。

变气隙式自感传感器适用于较小位移的测量，一般约为0.001～1mm .
3、特点
变气隙长度式自感传感器的特点是：
①线性范围小。

但是当δδ)2.0~1.0(=Δ时，可近似认为二者成线性关系，因此，这种形式的传感器线性范围小，适合测微位移。

②灵敏度较高（与其它形式相比）。

δ越小，灵敏度越高，但δ的减小受到工艺和结构的限制，一般δ取0.1～0.5mm 。

磁环的技术要求

磁环的技术要求
磁环的技术要求包括以下方面：
1. 磁导率：通常选择高磁导率的磁环，如铁氧体、铁氧化物等。

2. 温度系数：要求温度系数小，以保证电感值随温度变化的程度较小。

3. 矫顽力：要求矫顽力低，以提高电感器的性能。

4. 磁芯气隙：气隙越小，电感值越大，饱和电流越小。

5. 防磁干扰：考虑到磁场对周围电路的影响，需要考虑防磁干扰。

6. 其他性能参数：如电阻率、损耗、居里温度等也需要根据具体应用进行选择和优化。

在磁环的制造过程中，还需要注意以下方面：
1. 磁芯材料的选择：根据应用需求选择合适的磁芯材料，如锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等。

2. 磁芯尺寸的确定：根据电感值和直流饱和电流的要求，确定磁芯的截面积、匝数等尺寸。

3. 线径和绕制方式的选择：根据直流电阻和自谐频现象的要求，选择合适的线径和绕制方式。

4. 装配工艺的控制：保证磁芯与线材的紧密装配，以减小直流电阻和自谐频现象。

5. 性能测试与验证：对制造完成的磁环进行性能测试和验证，确保满足设计要求。

以上技术要求和制造过程中的注意事项，将直接影响磁环的性能和质量。

因此，在进行磁环设计和制造时，需要充分考虑这些因素并进行优化。

《气隙电感的计算》课件

05
气隙电感的优化设计
材料选择对气隙电感的影响
磁性材料
磁性材料的磁导率、饱和磁通密度和剩磁等特性对气隙电感的性能有显著影响。选择合适的磁性材料可以提高电感的自感和互感，从而优化气隙电感的设计。
绝缘材料
绝缘材料的选择对气隙电感的绝缘性能和稳定性有重要影响。选择具有高绝缘性能和良好稳定性的绝缘材料可以提高气隙电感的品质因数和可靠性。
性和可靠性。
02
气隙电感的计算公式
计算公式的推导
01 公式推导基于电磁场理论，通过求解磁场分布和电流关系，得出气隙电感的计算公式。
02 推导过程中涉及麦克斯韦方程组、安培环路定律、高斯定理等电磁学基本原理。
02 推导过程需考虑边界条件、材料属性等因素，以确保计算结果的准确性。
计算公式中的参数解释
03 电感的计算公式
L = Φ / I，其中L表示电感，Φ表示磁通量，I表示电流。
气隙电感的特性
气隙电感具有高电感、低电阻的特性，通常用于 01 高频电路中。
气隙电感的磁通量主要集中在气隙中，因此具有 02 较高的磁通密度和较低的磁阻。
气隙电感的电感值随气隙的减小而增大，随电流 03 的增大而增大。
《气隙电感的计算》 ppt课件
目录
• 气隙电感的基本概念 • 气隙电感的计算公式 • 气隙电感的计算方法 • 气隙电感的测量技术 • 气隙电感的优化设计
01
气隙电感的基本概念
电感的基本定义
01 电感
电感是表示线圈产生感应电动势能力的物理量，单位是亨利（H）。
02 电感的定义
电感是线圈在变化的磁场中产生感应电动势的电磁感应现象。
详细描述
阻抗分析仪是一种能够测量电感和电容的电子测量设备。通过将气隙电感置于阻抗分析仪中，可以测量其阻抗值，并通过相关公式计算得到气隙电感值。该方法具有较高的精度和可靠性。

气隙磁芯电感

把带气隙磁芯磁导率看成整个磁系统的磁导率
NI =
μ0 μr
Bc
lc +
Bδ
μ0
δ=
μ0 μr
Bc lc
(1 +
μ rδ
lc
)=
μ0 μe
Bc lc
则有效磁导率
1 ⎧ ⎪1 μr ⎪ μ +δl =⎨ μe = r c μ rδ ⎪ 1+ lc lc lc ⎪ δ → μr ? δ ⎩
(例如μi=2000,lc=20cm,δ＝2mm，0.2mm)
维持电感量措施
边缘磁通相当于气隙等效面积Aδ增加，电感加大：
μ0 Aδ L= =N I δ ψ
2
所有磁通都通过磁芯，磁芯截面没有变，磁感应增加。维持L不变，只有增加气隙δ。如果减少匝数，将增加B，可能引起饱和和损耗大。 LΔI LI
N=
Ae ΔB
≈
Ae B
（电磁感应定律求）
边缘磁通对电感性能影响
电感能量
电流产生磁场，即建立磁场能量（环形为例）
Wm = ∫ AlHdB = V ∫
0
B
B
0
VBH LI HdB = = 2 2
2
环形气隙磁场能量
Vc B Vδ B + Wm = 2 μ0 μ r 2 μ0
2
2
气隙能量与磁芯能量比
Wδ Vδ μr δμr = = k= Wc Vc lc
（忽略散磁通）
如果是环形闭合磁路磁芯
ψ
电感与磁芯μ成正比。如果μ随电流改变，电感量也随之变化，电感为非线性电感。
电感单位
电感单位为亨利，简称亨，符号为H。定义：线圈通过1A电流，产生总磁链为1Wb，则电感量为1H。也可以这样定义：在1秒内线圈电流从零线性增长到1A，线圈两端感应电势为1V，则线圈电感量为1H，也等于1欧秒（Ωs）

小只推荐：气隙位置对电感参数的影响以及改进

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宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来；此句是中国流传下来的一句古训，喻为如果想要取得成绩，获取成就，就要能吃苦，勤于锻炼，这样才能靠自己的努力赢得胜利。

各个行业皆是如此。

在电源网论坛里，就存在这样一些人，他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计，出于大家能够共同学习的目的，小编抓住了难得的机会，整理了这些经典帖，供分享学习。

本文来自arlink精华帖。

--------小编语。

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。

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：
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。

磁芯如何开气隙

2.3 2.22%
5 2.28 2.39 4.82%
6 2.3
2.39 3.91%
7 2.49 2.54 2.01%
8 2.27 2.33 2.64%
9 2.51 2.58 2.79%
10 2.57 2.64 2.72%
11 2.53 2.63 3.95%
12 2.29 2.34 2.18%
13 2.47 2.54 2.83%
附: 一款PQ32型磁芯{气隙0.004mm(理论计算)}用G-500胶涂磁芯中柱后调测电感
中柱涂G-
500上固定 110度固化
夹后电感mH 并浸漆后电
序号（31℃）感（31℃）电感变比
1 2.24 2.31 3.12%
2 2.2
2.26 2.73%
3 2.24 2.27 1.34%
4 2.25
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,
5
0.037948 0.051747 0.068996 0.097305 0.12974 0.162175
电感跌落 L/Lg 气隙深度 lg
8
9
10 13.28
15
20
0.25948 0.291915 0.32435 0.430737 0.486525 0.6487
电感跌落 L/Lg 气隙深度 lg
2.53 2.55 0.79%

气隙磁芯电感

非均匀气隙磁芯电感
非均匀磁芯气隙电感
斜坡气隙－类似磁粉芯特性阶梯气隙－可设定特性例如气隙宽度1/5,最小的气隙为δ/20, 可以获得
L/L0 5
δ/20
δ
δ
4
3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 I/Io
气隙的边缘磁通
磁没有绝缘，空气隙周围空间也是磁路的一部分
（忽略散磁通）
气隙磁芯磁化特性
气隙将磁芯磁导率线性化，对于环形气隙磁
芯，如忽略边缘磁通
NI H clc H
也可以写成：
0 r
)
Bc
lc
B
0

NI lc ( H c H c
r
lc
相同B，H为两部分合成 1.可见将磁化曲线线性化了。 2.剩磁小了。
气隙磁芯等效磁导率
直流滤波电感设计要点
直流滤波电感量(Buck)
式中：
I 0.2I o
' o
' ' U o (1 Dmin ) U o (1 Dmin ) L If 0.2 I o f
U U o U R
' o

Dmin U / U i max 参数选取：市售功率磁芯 B 0.9 Bs100
气隙磁芯电感
当气隙较大时，有效磁导率为lc/δ,在磁芯不饱
和时电感量不随电流变化，为线性电感。电流连续Buck类直流滤波电感、升压电感，反激变压器等。按2Iomin决定电感量。
当输出电流小于最小电流时电流断续，为避
免振荡需要假负载，降低了效率。希望在小于Iomin时电感量大，当大于Iomin时回到正常的电感量的非线性电感。磁粉芯就是非线性电感，但成本高。可以采用非均匀气隙电感。

电感器加气隙的作用

电感器加气隙的作用
电感器加气隙的作用主要有以下几点：
1. 减小磁导率：在电感器中开气隙可以降低磁导率，这有助于减少电感器对磁芯材料的初始磁导率的依赖。

2. 避免磁饱和：气隙的存在可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象，从而更好地控制电感量。

3. 频率调节：在电子设备和电路中，气隙的打开和关闭可以实现特定的频率。

当气隙处于打开状态时，电路中的电流逐渐增加，同时在电容器中储存能量。

当气隙关闭后，电容器中的电流开始流回电感中，这个过程中产生的振荡作用就能够产生特定的频率。

因此，电感开气隙在电子仪器和无线电通讯设备中有广泛应用。

4. 波形调节：电感开气隙还可以用于产生特定的波形，例如正弦波、方波和锯齿波等。

此外，气隙还可以消除电路中的杂波和干扰信号，提高电路的抗干扰性能。

5. 电流保护：当电路中的电流超过一定阈值时，气隙会自动打开，从而阻断电路，保护电路中的其他元器件不受电流过载损坏的影响。

总的来说，电感器加气隙在电子领域中是一种重要的电路控制手段，能够实现电路的频率调节、波形调节和电流保护等功能，在电子仪器、计算机通信和电力控制等多个领域有着广泛的应用。