一種對稱等效氣隙的三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬磁粉芯電抗器領(lǐng)域，尤其涉及的是一種對稱等效氣隙的三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬磁粉芯通常將相應(yīng)的磁性材料粉末與粘結(jié)劑混合，通過模壓、固化等工序，制成相應(yīng)的形狀，以適用于各種電感，尤其適用于EMI/RFI濾波電感、高頻率低損耗要求的電感器等。由于金屬磁粉芯的材料中摻入大量非磁性物質(zhì)，使氣隙分布到磁芯中，磁場能量就分布儲存于整個磁芯中，避免了由于集中氣隙所產(chǎn)生的強烈的電磁輻射與高頻損耗。
[0003]由于金屬磁粉芯的結(jié)構(gòu)決定了其氣隙基本均勻的分布在磁芯中，應(yīng)用在單相電感結(jié)構(gòu)時，具有極好的性能，但應(yīng)用在三相電抗器結(jié)構(gòu)時，不對稱分布的氣隙嚴重的影響了三相電抗器的電感量的平衡度。這是由于常用的三相電抗器鐵芯結(jié)構(gòu)為三相三芯柱結(jié)構(gòu)，若使用金屬磁粉芯作為三相電抗器的鐵芯，在上下橫軛中同樣均勾分布有氣隙，由三相三芯柱的結(jié)構(gòu)可知，A、C兩相(即左右兩相)的磁路長度大于B相(中心相)，從而使金屬磁粉芯中的A、C相的等效氣隙遠大于B相。氣隙大小對電感量影響甚巨，三相的等效氣隙不一樣會導(dǎo)致三相電抗器的電感量不平衡度超出范圍，甚至?xí)?0%以上。因此，目前行業(yè)內(nèi)并沒有采用金屬磁粉芯制作三相電抗器結(jié)構(gòu)。
[0004]實際應(yīng)用中，在一些特殊的要求下，需要使用到三相的金屬磁粉芯電感，目前業(yè)內(nèi)通用的做法是:將三相的金屬磁粉芯電感分解成三個單相電感，每個單相電感使用環(huán)形或口字型金屬磁粉芯制作，再將三個單相電感連接成三相電感使用。這種生產(chǎn)方式將三相電感分解成三個單相電感制作，大大增加了產(chǎn)品的成本、體積、損耗、生產(chǎn)工時等，不利于產(chǎn)品的小型化、低成本、低損耗和國家提倡的節(jié)能降耗的理念。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種對稱等效氣隙的三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)，旨在使三相電抗器結(jié)構(gòu)的每一相的等效氣隙相等，使金屬磁粉芯可以應(yīng)用到三相電抗器結(jié)構(gòu)中。
[0007]傳統(tǒng)的三相電感結(jié)構(gòu)的三個芯柱一般是平面排列設(shè)置的，當(dāng)將金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)應(yīng)用到三相電感結(jié)構(gòu)中時，平面排列設(shè)置的三個芯柱導(dǎo)致了三相電感結(jié)構(gòu)的AC兩相和B相的等效氣隙存在較大差異，這種差異直接影響了三相電感的平衡度，嚴重時，使三相電感量的不平衡度超出30%以上。
[0008]為了使三相電感結(jié)構(gòu)的三相等效氣隙相等，本實用新型提出以下技術(shù)方案:一種對稱等效氣隙的三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)，包括平衡設(shè)置的、且形狀尺寸一致的上橫軛和下橫軛，在上橫軛和下橫軛之間，垂直于上橫軛和下橫軛設(shè)置有三個芯柱，芯柱上卷繞有線圈，實際應(yīng)用中，三個芯柱的尺寸結(jié)構(gòu)一致，三個芯柱兩兩等距分布，分別設(shè)置在等邊三角形的三個頂角處，使三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的三相的等效氣隙相等。上橫軛和下橫軛分別固定連接三個芯柱的上端面和下端面，形成磁通回路，本實用新型提出的這種結(jié)構(gòu)，三相電感結(jié)構(gòu)的ABC三相的磁路長度完全相等，因此其三相等效氣隙也基本完全相等，保證三相的電感量完全相等，提高了金屬磁粉芯三相電感結(jié)構(gòu)工作的穩(wěn)定性，使金屬磁粉芯三相電抗器的電感量的不平衡度小于4%。
[0009]具體的，芯柱為圓柱體芯柱、長方體芯柱或多邊形芯柱中的一種。實際應(yīng)用中，芯柱優(yōu)選為圓柱體芯柱，這是由于圓柱體芯柱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部氣隙分布更加均勻，制作得到的三相電抗器結(jié)構(gòu)，其三相等效氣隙接近度更高，三相電抗器的電感量的平衡度更高。
[0010]但是，由于采用圓柱體芯柱時，不同尺寸的圓柱體芯柱需要對應(yīng)不同的模具，因此要求模具的數(shù)量太多，極大的提高了生產(chǎn)的成本以及降低了生產(chǎn)的便利性和靈活性。具體應(yīng)用中，芯柱優(yōu)選為由多個單體設(shè)置的等邊三角形部件通過環(huán)氧膠水粘合組成的六邊形芯柱，六邊形接近于圓形，其內(nèi)部氣隙分布較為均勻，利于提高三相的平衡度；同時節(jié)省了銅線和空間，降低了生產(chǎn)成本和減少了產(chǎn)品體積。本實用新型提出的這種六邊形芯柱結(jié)構(gòu)，在具體生產(chǎn)時，只需要生產(chǎn)多個同一尺寸的等邊三角形部件，再進行組裝得到不同尺寸的六邊形芯柱結(jié)構(gòu)，同時也可以通過這些等邊三角形部件組裝得到其他正多邊形芯柱結(jié)構(gòu)，靈活性強，可適用于不同尺寸大小的產(chǎn)品。
[0011]更進一步的，為了利于各金屬磁粉芯結(jié)合面的粘合，各單體設(shè)置的等邊三角形部件的側(cè)邊上設(shè)置有凹槽，多個等邊三角形部件組合形成芯柱后，在芯柱內(nèi)部形成圓槽。組裝前，將環(huán)氧膠涂于等邊三角形部件側(cè)邊上的凹槽中和側(cè)面上，當(dāng)相鄰的兩個等邊三角形部件的側(cè)面與側(cè)面結(jié)合壓緊時，環(huán)氧膠會被擠出外表或擠進中部的圓槽中，將各單體設(shè)置的等邊三角形部件牢固的粘結(jié)在一起，提高其組合的可靠性。
[0012]下面介紹上橫軛和下橫軛的結(jié)構(gòu)。
[0013]上橫軛和下橫軛為圓形、等邊三角形或Y形中的一種。進一步的，上橫軛和下橫軛中心處設(shè)置有空腔?？涨坏脑O(shè)置有利于節(jié)省材料，同時有利于提高磁通回路的順暢度。實際應(yīng)用中，空腔為圓形或等邊三角形。優(yōu)選的，空腔為等邊三角形，這種設(shè)置方式，使三相電抗器的三相磁通回路更加明確，保證磁路長度完全相等，從而保證三相的等效氣隙一致，進一步降低三相電抗器的電感量的不平衡度。
[0014]具體應(yīng)用中，上橫軛和下橫軛的形狀優(yōu)選為等邊三角形，此時鐵芯結(jié)構(gòu)各相的等效磁路長度最短，在相同條件下磁路長度越短則其電感量越高。同時，等邊三角形的上橫軛和下橫軛結(jié)構(gòu)可以方便與芯柱結(jié)合，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，同時保證磁通回路的順暢度和穩(wěn)定性。同時，由于每一相的磁通均同時經(jīng)三角形的兩邊流向另外兩相，所以上橫軛和下橫軛的等邊三角形每個邊的截面積只需要芯柱截面積的一半，即可達到同樣的磁通密度，降低了成本。
[0015]更進一步的，等邊三角形的上橫軛和下橫軛結(jié)構(gòu)由多個單體的長方體組成，等邊三角形橫軛中部形成等邊三角形空腔。多個單體的長方體可以根據(jù)實際需要組合形成不同尺寸的等邊三角形橫軛結(jié)構(gòu)，提高了橫軛結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的靈活性和便利性，減少了模具的數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本。同時，這種結(jié)構(gòu)的上橫軛或下橫軛具有三個連接端面，分別對應(yīng)三個芯柱的上下端面或相交的側(cè)面，其三相等效氣隙接近度更高，三相電抗器的電感量的平衡度更好。
[0016]本實用新型的有益效果:本實用新型結(jié)構(gòu)巧妙實用，將三個芯柱兩兩等距設(shè)置，使三相電抗器的每一相的等效氣隙相等，保證三相電抗器的電感量不平衡度小于4%，并提出了一系列的優(yōu)化方案，使磁路更優(yōu)化、加工模具通用化、成本更低、粘結(jié)更可靠。通過本實用新型的技術(shù)方案，可以得到三相磁粉芯結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)利用磁粉芯結(jié)構(gòu)制作出低成本的、小體積的微型輕質(zhì)三相電抗器。
【附圖說明】
[0017]圖1是橫軛采用圓盤結(jié)構(gòu)對稱等效氣隙的三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是正六邊形芯柱結(jié)構(gòu)的三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0019]圖3是橫軛采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0020]圖4是橫軛采用實體等邊三角形結(jié)構(gòu)三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0021]圖5是橫軛設(shè)有空腔的等邊三角形結(jié)構(gòu)三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0022]圖6是圖5的升級組合三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0023]圖7是圖6的升級組合三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0024]圖8是等邊三角形部件的俯視圖。
[0025]圖9是利用圖8中等邊三角形部件組成的芯柱的俯視圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。
[0027]實施例1
[0028]本實施例公開了一種對稱等效氣隙的三相金屬磁粉芯結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括平衡設(shè)置的、且形狀尺寸一致的上橫軛110和下橫軛120，在上橫軛110和下橫軛120之間，垂直于上橫軛110和下橫軛120設(shè)置有三個芯柱200 (分別形成A相、B相和C相)，芯柱2