电源中电磁元件的铁心结构
环形铁心结构。由于高导磁合金对应力敏感,在热处理后,要把环形铁心装在保护盒内,而且在绕线和绝缘处理工艺过程中,一定要轻拿轻放,避免冲击和应力对高导磁合金性能的影响。以前,在1kHz以下,也有个别情况采用叠片式铁心结构,铁心冲片为EE形或者EI形。现在比较少见了。坡莫合金由于环境适应性强,又扩展了使用频率范围,现在在电源中的用量有所增加。但是铁心结构仍然是卷绕式环形铁心结构。
5软磁铁氧体铁心
图8软磁铁氧体铁心结构
(a)EI形(b)EE形(c)EER形(d)EP形(e)UF形(f)UYF形(g)RM形
(h)PM形(i)PQ形(j)Q形(罐形)(k)T形(环形)(l)LP形
软磁铁氧体的铁心结构比较多,这是由于采用热压工艺,比较容易加工成各种形状。有EI、EE、EER、EP、UF、UYF、RM、PM、PQ、Q(罐形)、T(环形)和LP形等等(图8)。EI形以尺寸A(E形铁心宽度)为标志,EE形以尺寸A(E形铁心宽度)和2×B(E形铁心长度)为标志,已形成EI10~50,EE8.3/8.0~110/80系列,品种多,制造工艺简单成熟,散热好,便于引出接线,成本较低。缺点是铁心中间柱截面为方形,给线圈绕制带来麻烦。同时,无屏蔽,容易产生杂散磁场干扰。EER形也是以尺寸A(E形铁心宽度)和2×B(E形铁心长度)为标志,已形成EER25/33~54/50系列,铁心中间柱截面为圆形,绕线比较方便,同时绕线长度比方形截面缩短11%,从而降低铜损。但是仍无屏蔽。EP形铁心以铁心高度尺寸E为标志,已形成7至30系列,中间铁心柱为圆形,而且一边有屏蔽,另一边有缺口,便于引出接线。UF形铁心以U形铁心宽度A为标志,形成9.8~25系列,可以两个柱绕线,散热好,引出接线也方便,但是铁心截面为矩形,也无屏蔽。UYF形铁心以U形铁心厚度C(有时包括U形铁心高度2×B)为标志,已形成10~18系列,有的两个铁心柱面为圆形,有的一个铁心柱面为圆形(单边绕线),一个铁心柱截面为方形。RM形铁心以中间铁心柱的直径C为标志,已形成4~14系列,有中心孔和无中心孔(用G作标志)两种,中间铁心柱为圆形,两侧有屏蔽,有两边缺口,便于引出接线。PM形铁心以最大外径A为标志,已形成PM50~114系列,其两侧屏蔽比RM形铁心更宽,效果更好。Q形(罐形)铁心以最大外径A和高度C为标志,已形成Q7/4~Q40/29系列,屏蔽效果最好,单位空间电感值高,但缺口小,引出接线不便,有中心孔,以便安装。PQ形铁心以最大外径A和高度F为标志,已形成PQ20/16~50/50系列,比Q形铁心开的缺口大,引出接线方便,而且背面散热面积大,是高频电源变压器用的铁心结构中,综合性能最佳的一种。LP形铁心以铁心高度2D和一边较小的缺口长度E为标志,已形成LP23/8~LP32/13系列,也适用于高频电源变压器。T形(环形)铁心以外径×内径×高尺寸为标志,已形成6×3×2~124×62×40系列,截面为矩形,磁路无空气隙,电感值大,漏磁小。如果把截面改成圆形,变成类似硅钢O形铁心那样的结构,其绕线工艺和性能都有所改善。
6复合铁心和磁粉芯
复合铁心是指采用两种以上软磁材料组成的铁心结构。如果为了使铁心性能一致性好,而把一个铁心分成两个(或三个)铁心,进行性能搭配,这不能算成是复合铁心结构,因为它们使用的是同一种软磁材料,而不是两种以上软磁材料。复合铁心结构的典型例子是脉冲变压器用铁心,为了保证上升时间短和顶降小,使用坡莫合金和软磁铁氧体两种软磁材料组成的铁心,有环形的,也有叠片式的。
但是最常用的复合铁心结构是磁粉芯,它是用软磁材料和非磁性材料复合而成。虽然磁粉芯不用于电源变压器,而用于电感器,但是为了使铁心结构介绍比较全面一些,在本文中也把它介绍给读者。
磁粉芯是由金属软磁材料粉末与绝缘材料混合以后压制而成的,一般都是环形铁心。为了表明软磁材料的种类和性能,还涂有颜色(红、黄、绿、蓝)作为标记。由于金属软磁材料粉末被软磁材料所包围,形成分散气隙,从而大大降低高频涡流损耗,并具有抗饱和性能。
国家标准GBn25185《镍铁磁粉芯》只针对高导磁铁镍合金材料制成的磁粉芯,现在已发展了铁磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、非晶和微晶磁粉芯,故国标需要加以扩展和修订。
对磁粉芯提出的指标有饱和磁通密度Bs、有效磁导率μe、有效品质因数Qe、有效磁导率温度系αμe及居里点、比重等。主要的磁粉芯的性能参数如表1所示。铁镍钼磁粉芯国家标准型号为FN81,上海钢铁研究所型号为SN,美国阿诺德公司型号为MPP,磁导率高,工作环境适应范围广,损耗低,但价格贵。铁镍高磁通
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