一種用于大氣隙磁路的磁芯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電磁裝置，具體是一種用于大氣隙磁路的磁芯。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器和電感(電抗器)是常用的電磁裝置。電磁裝置按是否使用磁芯可以分為空芯的和有磁芯的兩種。在本實用新型中以下所說的電磁裝置都是有磁芯的電磁裝置，并且磁芯是由磁導率遠大于空氣的磁材(例如硅鋼、鐵氧體、非晶、微晶磁材等)制成。
[0003]根據(jù)電磁裝置的應(yīng)用需求，磁芯可以有多種幾何形狀:
[0004]一、單相磁芯的幾何形狀有U、E、EC、EER、EP、EPC、ETD、LP、L、PM、PQ、RM、UF、和罐形等多種形狀，其中罐形磁芯是磁芯的基本形狀，其它形狀可以看成罐形磁芯切割而成。罐形磁芯包括圓罐和矩形罐。
[0005]二、三相磁芯的幾何形狀有三柱式、五柱式和Y形等形狀，它們也可以看成罐形磁芯切割而成。
[0006]本實用新型把磁芯分解為磁軛和磁柱兩個部分。
[0007]圖la、Ib分別是E形磁芯的示意圖和C-C位置處的剖視圖；圖2a、2b分別是U形磁芯的示意圖和D-D位置處的剖視圖；圖3a、3b分別是矩形罐形磁芯的示意圖和B-B位置處的剖視圖；圖4a、4b分別是圓罐形磁芯的示意圖和A-A位置處的剖視圖。在圖1a -圖4b的磁芯示意圖中，剖面線左邊是磁柱，剖面線右邊是磁軛;磁柱包括位于中心的芯柱和位于磁軛端部的側(cè)柱，圖示中，P為芯柱，Q為側(cè)柱。磁柱通過磁軛構(gòu)成整體磁芯。當用這些磁芯制作電磁裝置時，氣隙位于磁柱的端面之間。磁軛、磁柱、氣隙構(gòu)成磁路。
[0008]當用E形、罐形磁芯組成沒有氣隙的閉合磁路時，如果通以電流的繞組(磁勢)位于芯柱，則磁通路徑為從芯柱出發(fā)，經(jīng)過磁軛、側(cè)柱、另一個側(cè)柱、另一個磁軛，回到芯柱;而U形磁芯的磁通路徑為從一個芯柱出發(fā)經(jīng)過磁軛到另一個芯柱，再經(jīng)過另一個磁軛，回到出發(fā)芯柱。圖示中L表示磁通路徑。
[0009]圖5a、5b分別是圓罐磁軛的開孔不意圖和E-E位置處的剖視圖；圖6a、6b分別是矩形罐磁軛的開孔示意圖和E-E位置處的剖視圖。這些開孔并不真實存在，是為了說明實用新型而進行的假定。定義開孔的側(cè)面積為S，并且將S定義為罐形磁芯磁軛截面積。開孔的圓心:圓罐位于磁軛的圓心處，矩形罐位于磁軛兩對角線交點處。如果開孔直徑為D，磁軛厚度為h，顯然S = 3.14Dh。一般而言，不同直徑開孔處側(cè)面積平均磁通密度是不一樣的。
[0010]定義:平均磁通密度B、總磁通Φ、磁通路徑截面積S三者關(guān)系，B= φ/s。定義磁芯截面積SM:對于U形磁芯和罐形磁芯，將磁通路徑中平均磁通密度最大處的截面積定義為磁芯截面積SM;對于E形磁芯，將磁芯截面積的位置定于平均磁通密度最大處，如果這個位置在磁軛和側(cè)柱，則將該處的截面積定義為磁芯截面積SM;如果這個位置在芯柱，則將該處截面積的一半定義為磁芯截面積SM。
[0011]定義磁芯磁柱端面積S1:對于U形磁芯和罐形磁芯，將芯柱和側(cè)柱端面積中較小者定義為磁柱端面積SI;對于E形磁芯則將芯柱端面積的一半和側(cè)柱端面積中較小者定義為磁柱端面積SI。
[0012]圖示中，氣隙的長度為F。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于:為了在電磁裝置制作過程中減輕其重量、減小其體積、降低其成本，磁芯形狀和幾何尺寸的設(shè)計原則是提高磁材的利用率，在這樣的原則下:磁柱的截面積處處相等;U形磁芯磁柱和磁軛的截面積大約相等;E形磁芯側(cè)柱和磁軛的截面積也大約相等，芯柱的截面積大約兩倍于側(cè)柱;罐形磁芯的芯柱直徑不超過其磁軛厚度6倍。其它形狀的磁芯也是按照這樣設(shè)計原則處理。讓最小截面積的地方在工作時的最大磁通密度盡量接近磁材的飽和磁通密度。這樣的磁芯用于緊耦合變壓器或者小氣隙磁路是合適的，但將其用于大氣隙磁路時會付出氣隙磁阻較大的代價。另外，氣隙磁阻太大將會降低松耦合變壓器的耦合度，不利于電能由原邊傳輸?shù)礁边叀?br>【實用新型內(nèi)容】
[0014]因此，針對上述的問題，本實用新型提出一種用于大氣隙磁路的磁芯，對現(xiàn)有的磁芯結(jié)構(gòu)進行改進，增大氣隙面積，降低磁阻，便于電能由原邊傳輸?shù)礁边?，從而解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。
[0015]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的思路是，由于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型采用加大磁柱端面及其附近的截面積的方法以降低氣隙磁通密度，磁軛及磁柱的其它部分的最大工作磁通密度仍然接近磁材的飽和磁通密度，達到既減小氣隙磁阻，又不大量增加磁材用量的目的。因為氣隙磁阻與氣隙面積成反比，與氣隙長度成正比；故在氣隙長度不變的前提下，加大氣隙面積可以減小氣隙磁阻。
[0016]具體的，一種用于大氣隙磁路的磁芯，包括磁軛以及豎直固定于磁軛上的磁柱，氣隙位于磁柱的端面之間；磁軛、磁柱和氣隙構(gòu)成磁路;磁芯磁柱端面積SI與磁芯截面積SM關(guān)系滿足:1.1SM〈S1〈10SM。本實用新型將氣隙的長度F大于5毫米的氣隙稱為大氣隙；因此，為了減小不經(jīng)過氣隙的漏磁通，在同一個磁芯的芯柱和芯柱、芯柱和側(cè)柱之間的最小距離G大于8毫米。
[0017]所述磁芯是U、E、EC、EER、EP、EPC、ETD、LP、L、PM、PQ、RM、UF、或者罐形的單相磁芯。
[0018]本實用新型通過上述方案，在不大幅度增加磁材用料的條件下，對現(xiàn)有磁芯的尺寸進行嚴格控制，從而增大氣隙面積，降低磁阻，有利于磁通和能量的傳輸。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，具有很好的實用性。
【附圖說明】
[0019]圖la、Ib分別是E形磁芯的示意圖和C-C位置處的剖視圖；
[0020]圖2a、2b分別是U形磁芯的示意圖和D-D位置處的剖視圖；
[0021 ]圖3a、3b分別是矩形罐形磁芯的示意圖和B-B位置處的剖視圖；
[0022]圖4a、4b分別是圓罐形磁芯的示意圖和A-A位置處的剖視圖；
[0023]圖5a、5b分別是圓罐磁芯磁軛的開孔不意圖和E-E位置處的剖視圖；
[0024]圖6a、6b分別是矩形罐磁芯磁軛的開孔示意圖和E-E位置處的剖視圖；
[0025]圖7a為實施例1的圓罐形磁芯的主視圖；
[0026]圖7b為圖7a的A-A向剖視圖；
[0027]圖7c為實施例1的圓罐形磁芯的組合應(yīng)用示意圖；
[0028]圖8a