磁芯
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-26
磁芯的視頻教程
電磁檢測與仿真系列課-06-Comsol電流互感器仿真
坡莫合，鐵氧體磁芯磁滯損耗、渦流損耗仿真設置 5. 高頻、低頻下如何精確提取損耗 6. 幅值誤差、相位誤差分析、提取 7. 后處理磁場云圖結果的提取及分析
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磁芯的實例教程
T型高導磁芯
特點：輸出電流大，損耗小，耐電壓，電感高，價格低。但繞線成本高，很難大批量生產。
用途：扼流線圈，EMI/RFI濾波，音頻變壓器，廣泛應用于各類節能燈，音響，控制電路及其它電子設備。
RM型功率磁芯
蔽效果好，抗干擾能力強，漏磁小，分布電容低，骨架備有多路引腳，可設計多路輸出變 壓器，可高密度安裝。但散熱較差，安規成本較高。
用途：輔助功率變壓器、驅動變壓器、寬帶變壓器、載波濾波器、高穩定性濾波器。主要應用于載波通訊、網絡、數字、電視、電子儀器等領域。
PM功率磁芯
特點：漏磁小，損耗低，功率大，分布電容小。
用途：主變壓器,推動變壓器。主要應用于超聲波清洗，激光設備等領域。
LM型功率磁芯
LP/LPI功率磁芯
SEP/EPI型功率磁芯
U型功率磁芯
高 導 型
U型高導磁芯
特點：具有阻抗偏差小，輸出電流大，感量高，可抑制高次諧波等特點。
用途：濾波共模變壓器。廣泛應用于彩電，計算機，顯示器等電子設備。
ET/FT型高導磁芯
EE/EEL/EF型高導磁芯
特點：引線空間大，繞制接線方便。適用范圍廣、工作頻率高、工作電壓范圍寬、熱穩定性能好。
展開 發射和接收極線圈與磁芯的組合結構電磁仿真 ￥800
發射和接收極線圈是一種用于無線通信和無線能量傳輸的裝置，通常與磁芯結合使用。發射極線圈是一個線圈，通過通電產生交變電流，從而在周圍產生一個隨時間變化的磁場。這個磁場與接收極線圈中的磁芯產生相互耦合，從而傳輸電能或信號。接收極線圈通常也是一個線圈，通過與發射極線圈的磁場耦合，感應到隨時間變化的磁場，并將其轉換為電能或信號。磁芯是發射和接收極線圈中的一個重要組成部分。磁芯通常由磁性材料制成，如鐵氧體或釹鐵硼等。磁芯的作用是增加磁場的強度和聚焦磁場，從而提高發射和接收的效率。發射和接收極線圈通常放置在空間中的一定距離，并通過磁場的相互作用來進行無線能量傳輸或信號傳輸。發射極線圈通過傳輸電能的方式，將能量傳輸到接收極線圈中，通過感應電磁感應原理將磁場能量轉換為電能。接收極線圈將接收到的電能用于供電或將信號轉換為相應的輸入。
本案例基于COMSOL軟件的電磁場模塊，建立了線圈和磁芯的組合結構模型，并數值仿真得到結構的磁場分布變化，模型及仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，可以下載模型源文件！
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磁芯損耗
磁芯損耗取決于工作頻率、工作磁感應強度、電路工作狀態和所選用的磁芯材料的性能。對于雙極性開關變壓器，磁芯損耗Pc：
式中：Pb為在工作頻率、工作磁感應強度下單位質量的磁芯損耗(W/kg); Gc為磁芯質量(Kg)。
對于單極性開關變壓器，由于磁芯工作于磁滯回線的半區，所以磁芯損耗約為雙極性開關變壓器的一半。變壓器總損耗為總銅耗與磁芯損耗之和。
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展開 4.2 原則二：電感損耗導致的溫升在允許的范圍內（考慮使用壽命）
電感主要由磁芯、線圈組成，所以其溫度要求也由這兩方面的限制構成。
磁芯（Core）：
儲能電感的磁芯有鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、鐵氧體等構成，目前使用最多的是鐵粉芯。鐵粉芯存在高溫老化導致失效的問題，其失效機理可解釋如下：鐵粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質混合壓制而成，絕緣介質通常是高分子聚合物－樹脂類構成，其在高溫下絕緣性能會慢慢劣化，鐵磁材料間的電阻會越來越小，從而磁芯的渦流損耗越來越大，大的損耗導致更高的溫升，這樣便形成了正反饋，這稱為熱跑脫效應（Thermal Run away）。鐵粉芯磁芯的壽命便是由熱跑脫效應決定的，其與溫度、工作頻率和磁通密度都有關系。目前公司使用較多的MicroMetals公司的鐵粉芯存在上述問題。但也需提醒的是，如絕緣介質無高溫劣化問題，磁芯便不會有熱跑脫效應，這與各公司的使用的材料和工藝有關，并不絕對。
磁芯的溫升與磁芯損耗直接相關，如前所述，磁芯損耗主要由磁滯損耗和渦流損耗構成，對于粉芯類磁芯，由于磁材料間絕緣阻抗很大，渦流損耗幾乎可以忽略不計（但熱跑脫效應是由于渦流損耗越來越大引起）。磁滯損耗只與頻率和交流磁通密度（磁滯回線面積）有關，與其直流工作點磁通密度關系不大，以下公式是MicroMetals公司鐵粉芯磁芯損耗計算的經驗公式：
其中為開關工作頻率，B（單位Gauss）為一個開關周期內交流磁通密度的峰值，其為個開關周期內交流磁通密度峰峰值的一半（）。為常數，與材質有關，常用材質常數見下表。
線圈（Coil）：
線圈的損耗是電流在導線電阻上產生的。電感中導線的電流通常包含工頻或直流成分的低頻電流和開關頻率的高頻電流。
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磁芯的最新內容
本次分享將結合工程案例，系統介紹 LLC 電路激勵下磁集成器件的損耗分析思路，重點覆蓋初級 Litz 線串聯繞組、次級并聯銅片繞組的損耗計算方法，以及考慮磁集成特性的磁芯損耗建模。通過電路與電磁仿真的協同分析，展示如何在設計階段更可靠地評估損耗，為效率提升、結構選型與設計決策提供依據。
本次報告將介紹SST中的中頻中壓磁變壓器的關鍵技術以及相應仿真處理方法，包括電磁參數，磁芯損耗，繞組損耗，雜散電容以及絕緣屏蔽等。
14:00-14:45 | 基于有限元網格數據與AI模型的磁芯損耗預測技術
演講嘉賓：張麗萍 博士｜ 福州大學
研究方向：電力電子功率變換及高頻磁技術。
功率電感器通常有一個磁芯來增加它的電感值，從而在保持小尺寸的同時降低了對高
頻的要求，磁芯還減少了對其他設備的電磁干擾。只有粗略的解析公式或經驗公式可
用于計算阻抗，因此設計階段需要借助計算機仿真或測量。
磁芯具有相對介電常數和直徑。包層具有相對介電常數和直徑。我們假定磁場的切向分量在外邊界上消失。我們想在1.5附近找到兩個本征模，這是我們對有效折射率的最初猜測。基本示例propagation Mode中給出了輸入文件所需參數的詳細描述。
下圖顯示了兩個計算本征模的電場的z分量(對數尺度下)。兩者都屬于相同的有效折射率，屬于雙重簡并。特征值存儲在文件eigenvalues.jcm中。
設計和分析具有可定制線圈配置、磁芯形狀和電流輸入的電磁鐵，以評估力輸出。
使用標注欄定義來模擬運動，例如電機、致動器和發電機中的旋轉、平移和簡諧運動。
執行高級參數掃描，研究氣隙、匝數和電流幅度等變量如何影響系統性能。
對模擬結果進行動畫處理，以動態地可視化磁場隨時間的演變和旋轉系統。
通過將模擬結果與實際測量結果進行比較，從而實現設計驗證，使用實驗數據進行橋梁模擬。
磁芯具有相對介電常數?core=2.113和直徑dcore=8.2μm。包層具有相對介電常數?cladding=2.1025和直徑dcladding=80μm。我們假定磁場的切向分量在外邊界上消失。我們想在1.5附近找到兩個本征模，這是我們對有效折射率的最初猜測。基本示例propagation Mode中給出了輸入文件所需參數的詳細描述。
空間電場分布
變壓器的兩個類別
變壓器可以分為兩類進行FEA仿真：
? 電力變壓器
‐ 頻率50‐60Hz
‐ 功率范圍kW‐MW
‐ 主要使用渦流場和靜電場求解器
‐ 鐵芯采用非線性硅鋼片疊壓而成
? 電子變壓器
‐ kHz開關頻率 (但是DC‐MHz都要考慮)
‐ 功率范圍mW‐W
‐ 主要使用渦流求解器，但非正弦激勵需要使用瞬態求解器
‐ 磁芯使用具有線性磁導率的鐵氧體
can be only optimized by power noise analysis with full PDN CPM
磁性器件設計
? 磁性器件快速設計工具PExprt
? 磁性器件快速建模工具PEmag
? 電磁場仿真工具Maxwell
‐ 考慮高級材料特性
‐ ACRL、DCRL、漏感
‐ 層（匝）間電容、相間電容
‐ 耦合系數
‐ 銅損、磁芯
磁芯具有相對介電常數?core=2.113和直徑dcore=8.2μm。包層具有相對介電常數?cladding=2.1025和直徑dcladding=80μm。我們假定磁場的切向分量在外邊界上消失。我們想在1.5附近找到兩個本征模，這是我們對有效折射率的最初猜測。基本示例propagation Mode中給出了輸入文件所需參數的詳細描述。
發射和接收極線圈是一種用于無線通信和無線能量傳輸的裝置，通常與磁芯結合使用。發射極線圈是一個線圈，通過通電產生交變電流，從而在周圍產生一個隨時間變化的磁場。這個磁場與接收極線圈中的磁芯產生相互耦合，從而傳輸電能或信號。接收極線圈通常也是一個線圈，通過與發射極線圈的磁場耦合，感應到隨時間變化的磁場，并將其轉換為電能或信號。磁芯是發射和接收極線圈中的一個重要組成部分。
