一種對(duì)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]本發(fā)明涉及金屬磁粉芯電抗器領(lǐng)域，尤其涉及的是一種對(duì)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(guò)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(chǎng)能量就分布儲(chǔ)存于整個(gè)磁芯中，避免了由于集中氣隙所產(chǎn)生的強(qiáng)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(shí)，具有極好的性能，但應(yīng)用在三相電抗器結(jié)構(gòu)時(shí)，不對(duì)稱分布的氣隙嚴(yán)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(zhǎng)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(yuǎn)大于B相。氣隙大小對(duì)電感量影響甚巨，三相的等效氣隙不一樣會(huì)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(méi)有采用金屬磁粉芯制作三相電抗器結(jié)構(gòu)。
[0004]實(shí)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(gè)單相電感，每個(gè)單相電感使用環(huán)形或口字型金屬磁粉芯制作，再將三個(gè)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(gè)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(shí)等，不利于產(chǎn)品的小型化、低成本、低損耗和國(guó)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(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)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(gè)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(shí)，平面排列設(shè)置的三個(gè)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(yán)重時(shí)，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，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:一種對(duì)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(gè)芯柱，芯柱上卷繞有線圈，實(shí)際應(yīng)用中，三個(gè)芯柱的尺寸結(jié)構(gòu)一致，三個(gè)芯柱兩兩等距分布，分別設(shè)置在等邊三角形的三個(gè)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(gè)芯柱的上端面和下端面，形成磁通回路，本發(fā)明提出的這種結(jié)構(gòu)，三相電感結(jié)構(gòu)的ABC三相的磁路長(zhǎng)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(zhǎng)方體芯柱或多邊形芯柱中的一種。實(shí)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(shí)，不同尺寸的圓柱體芯柱需要對(duì)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(gè)單體設(shè)置的等邊三角形部件通過(guò)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(shí)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。本發(fā)明提出的這種六邊形芯柱結(jié)構(gòu)，在具體生產(chǎn)時(shí)，只需要生產(chǎn)多個(gè)同一尺寸的等邊三角形部件，再進(jìn)行組裝得到不同尺寸的六邊形芯柱結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可以通過(guò)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(qiáng)，可適用于不同尺寸大小的產(chǎn)品。
[0011]更進(jìn)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(gè)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(gè)等邊三角形部件的側(cè)面與側(cè)面結(jié)合壓緊時(shí)，環(huán)氧膠會(huì)被擠出外表或擠進(jìn)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(jìn)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(shí)有利于提高磁通回路的順暢度。實(shí)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(zhǎng)度完全相等，從而保證三相的等效氣隙一致，進(jìn)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(shí)鐵芯結(jié)構(gòu)各相的等效磁路長(zhǎng)度最短，在相同條件下磁路長(zhǎng)度越短則其電感量越高。同時(shí)，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(shí)保證磁通回路的順暢度和穩(wěn)定性。同時(shí)，由于每一相的磁通均同時(shí)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(gè)邊的截面積只需要芯柱截面積的一半，即可達(dá)到同樣的磁通密度，降低了成本。
[0015]更進(jìn)一步的，等邊三角形的上橫軛和下橫軛結(jié)構(gòu)由多個(gè)單體的長(zhǎng)方體組成，等邊三角形橫軛中部形成等邊三角形空腔。多個(gè)單體的長(zhǎng)方體可以根據(jù)實(shí)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(shí)，這種結(jié)構(gòu)的上橫軛或下橫軛具有三個(gè)連接端面，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)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]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙實(shí)用，將三個(gè)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(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以得到三相磁粉芯結(jié)構(gòu)，實(shí)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(shuō)明】
[0017]圖1是橫軛采用圓盤結(jié)構(gòu)對(duì)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(shí)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(jí)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(jí)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(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例1
本實(shí)施例公開了一種對(duì)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(gè)芯柱200 (分別形成A相、B相和C相)，芯柱