金属软磁粉芯及其应用设计(二)

时间:2011-09-06 16:47来源:世纪电源网

摘要:五、设计计算应用实例例1.工作电流为5A,要求电感值41±10%mH,并且线圈阻值不超过0.012欧姆。(1)根据工作电流选定Φ1mm的线径(2)根据电感值比较大的要求,导磁率不能太低选定μe125的磁芯。(3)根据导磁率为μe125的要求只能从CS、CM、CH三种系...

五、设计计算应用实例

1.工作电流为5A,要求电感值41±10mH,并且线圈阻值不超过0.012欧姆。

(1)根据工作电流选定Φ1mm的线径

(2)根据电感值比较大的要求,导磁率不能太低选定μe125的磁芯。

(3)根据导磁率μe125要求只能从CSCMCH三种系列磁芯来考虑。由于无频率要求,损耗可以不考虑。从价格考虑我们可推荐用铁硅铝磁粉芯。

(4)AL=127±5%经计算绕18匝即可。有两种规格,一是33×20×10.7,另一种是18×9×8,椐要求先选18×9×8计算,绕线线径为Φ1mm18匝占绕圆周长为1×18×1.2=21.6mm,其中1.2为松绕系数。绕线层圆心圆直径为:磁芯内径减线径,减涂层厚9-1-0.8=7.2mm ,根据计算绕线层圆心圆的周长为22.6mm,大于线18匝占的圆周21.6mm,说明可以绕下。

(5)最后确定选择Hycs180125磁芯,用Φ1mm线绕18匝。

(6)绕线阻值计算

每圈线长L11.2的松绕系数和选定磁芯尺寸来计算:


绕线总长L=18匝长+两线头总长=3×18+2×1≈56cm(2×1)为绕线脚长。

绕圈ρ=1.613μΩ·cm  Φ1线面积为0.007853975cm2


计算结果线圈阻值<0.012欧母也符合要求。

至此,选择设计完毕,可以推荐使用了。

2做开关电源储能电感L=13.5μH工作电流11A,工作频率f=150KH2要求选用尽可能价廉的磁芯。

(1)根据工作电流在11A比较大,工作频率f=150KHz,也比较高这两项要求,又要较便宜,所以在三种合金系列的磁芯中我们选用了铁硅铝材质的μe60μe75的磁芯。

(2)按工作电值为11A,根据导线安全电流负荷值1mm2的线径约为4A3mm2的导线,为便于好绕选用Φ0.25×15的多股线。

(3)以要求电感值L=13.5μH作为其下限值,按产品说明如P14面表3.设定预选一种磁芯如我们选Hycs236075,表上可查出AL=63±5%nH/N2,尺寸为23.6×14.5×8.9,由此我们可计算绕线匝数

根据产品一致性为±5%,电感中间值为13.5×1.05=14.2μH16匝,    

可以。

(4)复核是否绕得下:

我们把Φ0.25×15mm多股线看作Φ2mm导线来计算:圆心圆直径为 14.8-0.8(漆层)-211.7mm,其周长为πd=π×11.736.75mm,可绕匝数:36.75÷2÷1.215匝,余二匝绕第二层,可以绕下。

(5)计算磁化场并对照饱和磁化曲线(P1124)看是否饱和


由产品目录磁化曲线图可知远未饱和。

3.要求按下列技术条件设计一变压器:

W   60KW      f   40KHZ

V初   500V      I   120A

V次  70000V     I   857mA

(1)选定磁芯形状与材质

1)根据要求做变压器变压比较高倍,即根据变压器公式初次级匝数比为1140 ,总匝数较多;

2)初级电流大为120A ,要求线径较粗;

3)根据以上两点:匝数多、线径粗,要求窗口面积大些且较好绕线,所以初步确定用大的UU形磁芯;

4)根据工作频率为40KH2
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适合此工作频率工作的铁粉芯如-2-8-28-33等导磁率太低,相对体积太大不适合;

三种合金系列均可,用CS系列最便宜;

μe确定为60。虽然工作频率不是很高,但功率较大,初级工作电流达120A,故选μe60()根据以上分析,我们设定用HYCSUU800/20-060磁芯。

1)

2)磁芯窗口面积:28.14×2×59.283336.3 mm      

(3)主次绕组导线截面积

1)初级匝数计算

初级匝数不宜太少,但由于变压器比较大也不宜太多。


其中:f=4000HZ  Bs8000Gs(由磁化曲线查出)

Se按设计磁心拟似环形磁心计算:


N16匝较少,适当增加为N25
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2)初级绕组导线截面积:

①工作电流120A  安全电流按3A/mm   

初级总截面积1203×25 1000 mm2 

②选用Φ0.25mm多股护套线,护套厚1mm,线径计算:

  120340 mm2 每股Φ0.25mm线截面积:
   

i股数:40 0.05800股,即用 Φ0.25mm40根绞成一股再将20根这种绞好线绞成一根并套上护套。 

ii多股护套线线径计算:

由于用多股线两次绞绕,每股截面积要乘以1.2倍松紧系数,所以线径为:

护套层在直径方向为2mm,加上护套层与线间空隙,故护套线径取为Φ10mm

③实际初级绕组总面积:松绕系数为1.2倍,

3)次级绕组总面积计算:

① 次级匝数Ts=25×1403500

② 线径:次级电流为0.857A,取安全电流3A/mm2则导线截面积为:

   

③ 次级总面积:

仍取松绕系数为1.2

0.286×1.2×35001201.2mm2

(4)主次绕组总面积

2356.2+1201.23557.4 mm2

(5)初级和次级绕组为便于绕线需窗口面积再增加1.2(一般1.21.5)

3557.4×1.24269 mm2
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(6)根据计算原设计磁芯窗口面积不够需适当增大窗口面积重新设计磁芯

设:E1=70mm     按原磁芯比例计算各部尺寸:



磁芯窗口面积:

2×33.2×704648 mm2

根据计算重新设计后磁芯窗口面积大于所要求的窗口面积,即设计尺寸合理。

(7)是否饱和检定


根据产品说明书P8、图12铁硅铝磁芯饱和磁化曲线,μ60按曲线②,其饱和磁化场接近1000Oe,现只114Oe,所以由此知远未饱和。

(8)磁芯表示方法及电感系数计算

1)型号标记方法:HYCSUU945/20-060

               或HYCSUU945×450/20-60

2) 拟似环形磁芯


③高度:2cm

④拟似圆形磁芯117.5×86.8×20   HYCS1175060

3)电感系数计算

① 根据产品目录磁芯计算出μe的具体数字(50Ts)

HYCS640060  D=6.4cm  d=4.0cm  h=1.8cm  AL=99

如   

② 根据计算出的μe59.6计算出HYCSUU945/20-060拟似圆形磁芯HYCS1175060   117.5×86.8×20AL值即是



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2011.09.06


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