磁芯中柱氣隙倒角maxwell仿真分析

鐵氧體電感設計中如果磁芯尺寸選的不夠大（Ae小），為了降低磁芯損耗/減小ΔB，需要把電感匝數(shù)加多，這時候磁芯氣隙就會變大。處理過大的氣隙，常用方法是氣隙分段，或者用粉芯磁路來填充。當氣隙不是特別大時，還有種方法可以應對--氣隙倒角。本文以三個例子說明氣隙形狀的影響。

磁芯是EE42鐵氧體，中柱開氣隙；繞組是1匝的實心銅帶，距離磁芯中柱2mm。

一、矩形氣隙無倒角

氣隙位于磁芯中柱正中間，2mm氣隙。

1、靜磁場

電流激勵10A，電感量約230nH

做直流電流掃描分析，得到如下電感偏置曲線，電感量400A開始衰減。

400A時磁芯中柱磁感應強度如下

和通常認識不同，該電感并沒有表現(xiàn)出急劇的電感量衰減。如下是10A激勵時磁芯截面磁感應強度幅度分布，可以看到在中柱氣隙邊沿拐角處，磁感應強度存在局部的高值區(qū)域。隨著電流加大，該區(qū)域會先飽和，磁芯局部飽和帶來電感量開始下降。由于磁芯不是全部飽和所以電感量不會迅速衰減到空心線圈的電感量。

2、渦流場

激勵頻率100kHz，幅值10A

繞組損耗0.031W

電感量0.2uH，這比靜磁場結果稍小

90度，電感截面磁感應強度矢量分布

90度，繞組截面電流密度幅度分布。氣隙處有明顯的渦流效應，局部損耗變大

二、矩形氣隙，2mm倒角

氣隙位于磁芯中柱正中間，2mm氣隙，倒角2mm。

1、靜磁場

電流激勵10A，電感量約180nH

做直流電流掃描分析，得到如下電感偏置曲線，電感量500A開始衰減。電流更大是因為電感量變小了。

500A時磁芯中柱磁感應強度如下

如下是10A激勵時磁芯截面磁感應強度幅度分布，電流太小，氣隙附近局部B高值區(qū)域不明顯。但從電感量偏置曲線可以得出，該氣隙形狀仍然是存在局部飽和的。

2、渦流場

激勵頻率100kHz，幅值10A

繞組損耗0.026W，稍有減小

電感量0.15uH，這比靜磁場結果稍小

90度，電感截面磁感應強度矢量分布，與一中無明顯差異

90度，繞組截面電流密度幅度分布。氣隙處有更大區(qū)域的渦流效應，這是因為氣隙范圍更大

三、矩形氣隙，1mm倒角

氣隙位于磁芯中柱正中間，1.8mm氣隙，倒角1mm。

1、靜磁場

電流激勵10A，電感量約220nH

做直流電流掃描分析，得到如下電感偏置曲線，電感量400A開始衰減。

400A時磁芯中柱磁感應強度如下

如下是10A激勵時磁芯截面磁感應強度幅度分布，電流太小，氣隙附近局部B高值區(qū)域不明顯。結果與二中類似。

2、渦流場

激勵頻率100kHz，幅值10A

繞組損耗0.03W，與一相當

電感量0.2uH，這比靜磁場結果稍小

90度，電感截面磁感應強度矢量分布

90度，繞組截面電流密度幅度分布。氣隙處渦流效應區(qū)域比二小

三和一相比，達到同樣的電感量，需要的氣隙長度減小，繞組損耗也沒有增加。本文是45度倒角，可以擴展，其他形狀的倒角同樣可以達到該效果。不同的倒角形狀，帶來的局部磁場分布是不同的，對氣隙的減小量也就不同，同時對氣隙處繞組渦流的影響也不同。

控制氣隙處倒角形狀，甚至還可以控制鐵氧體電感量的偏置衰減快慢。