采用永磁体预偏磁的高频功率电感设计方案
2019-10-03 09:57:39 点击：
上一篇：电磁轨道发射器的几何尺寸对电感梯度的影响
从表1可知，烧结型钕铁硼相比于铁氧体永磁体除了电阻率较低以外，包括剩磁磁密、内禀矫顽力、最大磁能积、最高允许工作温度等性能都远优于铁氧体等永磁材料。因此充分利用烧结型钕铁硼永磁的优势，并规避其电阻率低的固有缺陷是本文研究的主要内容。
2具有永磁体预偏磁的电感直流特性分析
功率磁性元件特别是功率电感在各种功率变换器中有着十分广泛的应用，如PFC电路的Boost电感，DC／DC变换器的输入、输出滤波电感，UPS、变频器和逆变器中的输出电感等。由于磁性元件磁心材料BH曲线的饱和特性，随着电功率密度的进一步提高和偏磁磁密的增加就会带来磁心饱和，交流电感量随之下降。为了解决这个问题，进一步提高功率电感的抗磁饱和能力，较直接的办法就是将永磁材料放置在磁路的气隙中，如图1所示。图中虚线箭头为线圈直流偏置磁通方向，实线箭头为永磁体偏置磁通方向。
利用永磁材料的反向预偏磁来抵消部分或全部电感线圈直流电流分量造成的偏磁，从而提高电感的直流能力，如图2所示。从理论上讲，采用永磁体后通过合理设计，电感的直流能力可以提高1倍【23-24]，但文献[23—24]中缺乏对高频工作情况下的分析。如果保持永磁偏磁前后电感的直流特性不变，则引入永磁预偏磁后，部分磁路的磁心截面积可减小，从而使得绕组的平均匝长减小，有助于降低绕组损耗，尤其适用于大功率直流滤波电感。