[实用新型]具有阶梯型气隙的组合式磁芯和变压器

说明书

本实用新型提供了一种具有阶梯型气隙的组合式磁芯和变压器。组合式磁芯包括：第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和所述第二磁芯分别独立加工成一个分立的部件，所述第一磁芯的气隙和所述第二磁芯的气隙大小不同，所述第一磁芯和所述第二磁芯并排地贴合设置以使所述第一磁芯的气隙与所述第二磁芯的气隙构成阶梯型气隙。本实用新型中的组合后磁芯不仅拥有了两个气隙满足轻载满载时能耗需求，在磁芯加工阶段也不需要两次研磨，降低了加工难度，也降低了降低磁芯研磨气隙加工成本和加工难度，降低了研发过程或者特性微调后磁芯报废率。

技术领域

本实用新型涉及磁芯领域，特别涉及一种具有阶梯型气隙的组合式磁芯和变压器。

背景技术

众所周知,电气设备负载状态分为空载、轻载、全载、超载。空载是指变压器的一次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态，也就是设备一端有电流工作，另一端没有。轻载是指轻载是相对于全载来说的，指的是在电路的负载范围内,一般负载率在30％以下的运行状态。全载是指设备介入额定电压、流动额定电流的工作状态称之为额定工作状态，也就满载。超载是指设备介入大于额定电压、流动额定电流的工作状态称之为额定工作状态，理论上超载一般不能大于全载值20％。

随着时代的发展业界对能耗的要求越来越高，人们的意识也从以前只关注全载能耗转变为来越多的关注轻载情况下的能耗，因为这种运行状态占据了设备的50％以上的寿命周期；而超载是极少概率发生，更多关注的是其超载情况下安全性。

为了能同时满足电源在轻载、全载两种状态下底能耗要求，用两个主变压器切换工作又增加成本占据空间，故需要一个变压器在两种不同条件下能表现出不同的特性并且自由切换，但这种变压器都是定制品，成本高、工艺难。

一般电源的功率已定的情况下，根据电磁感应定律电压比和变压器匝比关系为：V1/V2＝N1/N2,电压变比已经决定了变压器的圈比是不能和更改的。如图1所示，解决问题的一般方法是在磁芯中柱开出阶梯型的气隙G1、G2,其中，G1G2。原理是当轻载时，电流很小产生的磁场通过G1形成回路，这样既可以保证磁芯不饱和，同时减低气隙产生的漏磁场，漏磁场小了效率自然提高；当满载时，电流很大产生的磁场通过G2形成回路，由于G2的气隙很大，可以保证磁芯此时不会饱导致变压器失效。

如图2所示，高频变压器的磁芯主要成分为铁氧体(四氧化三铁和三氧化二铁混合)，在变压器设计时需要对磁芯中柱进行研磨加工，加工好的磁芯中柱会比加工前低几个或零点几毫米。

常规变压器磁芯加工前和加工后对比如图3所示，磁芯在研磨后中柱会比研磨前矮了一点点，矮的这一点本领域称之为“气隙”也称GAP,一般用G标识。具体GAP尺寸要有不同的电路参数决定。

但是为了解决轻载的能耗问题，一个气隙不能满足要求，所以要在磁芯中柱上多加一个或以上不同尺寸的气隙，如图4所示，可以看出为了达到轻载时能耗要求，磁芯在加工时必须两次研磨，气隙关系是G＝G1G2，磁场的工作情况如图5和图6所示,轻载时电流小产生的磁场强度小，磁场沿G1形成回路，由于G1尺寸小于G2，所以漏磁少于G2，漏的少了效率自然会高，当满载时强磁场会通过G2形成回路，G2的大尺寸会保证磁芯在强磁场条件下不饱和，设备工作稳定。

可见，现有技术主要存在以下缺点：(1)磁芯在加工时需要两次研磨，并且要求G1/G2两个气隙尺寸精确，加工难度大。(2)磁芯一旦加工成阶梯状无法复原或更改，在前期调试时非常浪费磁芯，也导致加工后的磁芯不在具有通用性，一旦系统参数有调整变更就会造成大批量磁芯报废。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有阶梯型气隙的组合式磁芯和变压器，以解决至少一个上述技术问题。