[发明专利]具有永磁偏磁的磁性元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有永磁偏磁的磁性元件，适合应用于磁性元件的磁芯上存在较大的直流（或较低频率）磁通，并叠加有较高频率的交流磁通的情况。

背景技术

磁性元件特别是功率电感在各种功率变换器中有十分广泛的应用，如PFC电路的Boost电感，DC/DC变换器的输出滤波电感，UPS，变频器和逆变器中的输出电感等。但随着功率的提高和偏磁磁密的增加就会带来磁芯的饱和，从而使得电感量下降。为了解决这个问题，进一步提高功率电感的抗磁饱和能力，人们将永磁材料应用在功率电感上，以利用永磁材料的偏磁能力来抵消电感线圈直流电流造成的偏磁。现有技术1将永磁材料放置于磁芯气隙中。对于铁氧体永磁材料，电阻率比较高，在高频磁通下，引起的涡流损耗比较小，但是铁氧体永磁材料的剩磁磁密和矫顽磁力比较低，允许的工作温度也比较低，在工作中，容易造成退磁失效。对于稀土烧结永磁材料，剩磁磁密和矫顽磁力大大提高，允许的工作温度也较高，但是电阻率比较低，在高频磁通下，会带来很大的涡流，造成损耗和温度的增加，使永磁体失效。为了克服这个问题，现有技术2将永磁体放置在磁气隙的附近，并通过软磁体连接形成磁回路，而永磁体是采用稀土磁性粉末与粘结剂形成的粘结磁铁，因此具有较高的电阻率，从而降低高频涡流损耗。但是粘结永磁的偏磁能力虽然比铁氧体永磁体高，但比稀土烧结永磁体的偏磁能力低很多，难以得到很好的效果。而且根据该现有技术的介绍和实施例，虽然永磁体位于气隙附近，但还是会有很大一部分交流磁通会通过该永磁体，在其中产生涡流效应、发热以及退磁失效。因此，如何解决上述问题是本发明的目的。

发明内容

本发明的目的是一种具有永磁偏磁的磁性元件，该发明能有效提高磁芯的抗偏磁能力。

本发明解决方案是：一种具有永磁偏磁的磁性元件，包括用以形成磁通回路且具有至少一个气隙断口的磁芯，其特征在于：所述磁芯上绕设有工作线圈，所述磁芯的气隙断口至少一侧面上设有一对永磁体，所述永磁体上设有至少一个软磁磁芯，以连通两永磁体，从而形成与气隙断口并联的含永磁体磁支路，所述磁性元件的气隙断口的磁阻小于与之并联的含永磁体磁支路的磁阻5倍以上。本发明的技术特点是可以利用电阻率较小但具有较大偏磁能力的烧结稀土永磁材料以提高直流偏磁性能，同时通过磁路磁阻结构参数的设计以及采用永磁磁路上环绕的短路线圈克服烧结稀土材料永磁体本身电阻率较小所带来的由于高频磁通引起的涡流损耗大从而导致永磁体温度过高失效以及永磁体容易被电流脉冲退磁的问题。

本发明的优点在于：本发明可以提高磁性元件磁芯的抗偏磁能力，提高一定直流偏磁电流下的电感量，或减小磁芯截面积，减小体积或减小工作线圈的长度和电阻；同时可以克服传统带永磁体磁性元件尤其是电感线圈元件的永磁体容易被电流脉冲退磁、永磁体损耗大、温度高以及在高温下容易失效的缺点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为图1的磁路示意图

图3为本发明的另一结构示意图

图4为本发明实施例1

图5为本发明实施例2

图6为本发明实施例3

图7为本发明实施例4。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步的阐述。

如图1和图2所示，本发明的具有永磁偏磁的磁性元件，包括用以形成磁回路且具有至少一个气隙断口2的磁芯1，所述磁芯1上绕设有工作线圈3，所述磁芯的气隙断口2至少一侧面上设有一对永磁体4，所述永磁体4上设有至少一个软磁磁芯5，以连通两永磁体4，形成永磁体磁支路，所述永磁体支路上环绕有至少一匝的短路线圈6。

上述永磁体的磁极性是叠加的，其所产生的磁通极性是与工作线圈直流电流分量产生的磁通极性相反。