气隙电感的计算

电感定义电感也称自感系数，简称自感，习惯称电感，它是线圈磁链与产生此磁链的线圈电流的比值：Li是线圈主磁链与散磁链总和。电感与磁芯μ成正比。如果μ随电流改变，电感量也随之变化，电感为非线性电感。20/rANBALNiHlNl如果是环形闭合磁路磁芯电感单位电感单位为亨利，简称亨，符号为H。定义：线圈通过1A电流，产生总磁链为1Wb，则电感量为1H。也可以这样定义：在1秒内线圈电流从零线性增长到1A，线圈两端感应电势为1V，则线圈电感量为1H，也等于1欧秒（Ωs）电感能量电流产生磁场，即建立磁场能量（环形为例）220022cmrVBVBW200dd22BBeVBHLIWAlHBVHB环形气隙磁场能量（忽略散磁通）气隙能量与磁芯能量比rrcccWVkWVl气隙磁芯磁化特性气隙将磁芯磁导率线性化，以环形磁芯为例，并忽略边缘磁通)(0crcccecclHHllBNI00ccrBBNIl也可以写成：可见将磁化曲线线性化了。气隙磁芯等效磁导率把气隙磁芯看成整个磁系统的磁导率ecccrrcccrclBllBBlBNI0000)1(则有效磁导率111rrcerccrcllll(例如μi=2000,lc=20cm,δ＝2mm，0.2mm)气隙磁芯电感当均匀气隙较大时，有效磁导率为lc/δ,在磁芯不饱和时电感量不随电流变化，为线性电感。Buck类直流滤波电感按2Iomin决定电感量当输出电流小于最小电流时电流断续，为避免振荡需要假负载，降低了效率。希望在小于Iomin时电感量大，当大于Iomin时回到正常的电感量的非线性电感。磁粉芯就是非线性电感，但成本高。非线性磁芯电感非均匀磁芯气隙电感斜坡气隙－类似磁粉芯特性δ阶梯气隙－可设定特性例如气隙宽度1/5,最小的气隙为δ/20,可以获得δδ/20L/L0I/Io54321000.10.20.30.40.50.60.7气隙的边缘磁通磁没有绝缘，空气隙周围空间也是磁路的一部分－边缘磁通。气隙越大，边缘磁通范围越大。边缘磁通与气隙磁通并联，在线圈包围的磁芯中磁通增加，总磁链增加，电感加大。维持电感量措施边缘磁通相当于气隙等效面积Aδ增加，电感加大：20ALNIeLINAB所有磁通通过磁芯，磁芯截面没有变，磁感应增加。维持L不变，只有增加气隙δ。如果减少匝数，将增加B，可能引起饱和和损耗大。气隙磁芯线圈电感量计算当气隙小于1/20气隙外郭尺寸：矩形截面a×b，圆直径d时：2200eeeeNANALl11ercl当气隙大于1/20气隙外郭尺寸：矩形截面a×b，圆直径d时：L202(1)(1/)(1/)ekabNALkkd矩形圆边缘磁通对电感性能影响气隙边缘磁通穿过线圈，高频磁通在线圈中引起涡流损耗，通常称为被动损耗。边缘磁通对周围电气元件引起干扰。减少边缘磁通的措施线圈避开气隙骨架套塑料环磁芯线圈塑料环骨架分割气隙将一个气隙分成几个气隙,边缘磁通范围大大缩小。在气隙附近不放导线中柱边柱都有气隙减少边缘磁通的措施（续）气隙用低磁导率磁粉芯代替反激变压器大电流铜箔远离气隙，让多股线靠近气隙。采用较大截面积的磁芯，较小的气隙电感。磁粉芯20eALNeLINAB