气隙位置对电感参数的影响以及改进
开关变压器气隙
开关变压器气隙对于高频电感，相对气隙设在磁芯中部，如气隙设在磁芯拐角处，会使此处的扩散磁通更容易深入到磁芯窗口内（如图2(a)、(b)所示），这是因为磁通的分布，与所通过路径的磁阻分布有关。
相对气隙设在磁芯中部，气隙设在拐角处，扩散磁通经过路径的磁阻要比气隙设在磁芯窗口中部要小。
这样就会容易导致绕组损耗的增加。
另外如气隙靠近磁芯的上端面，在窗口内，有一部分磁通会绕过磁柱上的短端，直接在磁芯上端面和磁柱的长端之间形成一个磁通路(如图2(c)所示) ，从而使窗口内的扩散磁通增加。
在图3所示的电感结构中，如此时绕组靠近气隙，将导致绕组损耗刚开始时，随气隙在磁芯柱上的位置b 的增加而增加。
当b 增加到对应使扩散磁通最多时，绕组损耗增加到最大值。
此后随b 的增加，由扩散磁通引起的绕组损耗将随b 的增加而减少。
最后当b 增加到较大时，由于气隙距磁芯上端面较远，磁芯上端面对气隙附近的扩散磁通已不能产生影响。
这时随b 的增加，由扩散磁通引起的绕组损耗基本不变。
为了使绕组损耗刚开始时不随b 的增加而增大，可加大绕组与气隙间的距离，以减少气隙附近扩散磁通对绕组损耗的影响。
在图3所示的2种电感结构中，用铜箔绕制的绕组损耗随气隙位置b 的变化趋势与漆包线绕组是不同的。
这是因为两者之间在窗口内的磁通分布不同引起的。
用漆包线绕制的电感，旁路磁通的分布如图1(a)所示[1]。
而用铜箔绕制的电感，由于铜层对磁场的屏蔽作用，旁路磁通的分布如图1(b)所示。
磁通在窗口内的方向是在磁芯上下端面之间。
在这种情况下，改变气隙在磁芯柱上的位置，将对旁路磁通不会产生什么影响。
所以当距离b 较大时，随着b 的进一步增加铜层绕组损耗将基本不变。
而当距离b 较小时，b 的改变对绕组的损耗是有影响的，根据前面的分析，此时是气隙位置对扩散磁通的影响而造成的。
而用漆包线绕制的绕组，改变气隙在磁柱上的位置而能影响旁路磁通，从而影响绕组损耗，详细情况可参考文献[1]。
电感器加气隙的作用
电感器加气隙的作用
电感器加气隙的作用主要有以下几点：
1. 减小磁导率：在电感器中开气隙可以降低磁导率，这有助于减少电感器对磁芯材料的初始磁导率的依赖。
2. 避免磁饱和：气隙的存在可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象，从而更好地控制电感量。
3. 频率调节：在电子设备和电路中，气隙的打开和关闭可以实现特定的频率。
当气隙处于打开状态时，电路中的电流逐渐增加，同时在电容器中储存能量。
当气隙关闭后，电容器中的电流开始流回电感中，这个过程中产生的振荡作用就能够产生特定的频率。
因此，电感开气隙在电子仪器和无线电通讯设备中有广泛应用。
4. 波形调节：电感开气隙还可以用于产生特定的波形，例如正弦波、方波和锯齿波等。
此外，气隙还可以消除电路中的杂波和干扰信号，提高电路的抗干扰性能。
5. 电流保护：当电路中的电流超过一定阈值时，气隙会自动打开，从而阻断电路，保护电路中的其他元器件不受电流过载损坏的影响。
总的来说，电感器加气隙在电子领域中是一种重要的电路控制手段，能够实现电路的频率调节、波形调节和电流保护等功能，在电子仪器、计算机通信和电力控制等多个领域有着广泛的应用。
变气隙厚度电感式压力传感器的工作原理
变气隙厚度电感式压力传感器的工作原理当外部施加压力时，容器内的介质受到压力作用产生位移，从而改变
了容器底部磁铁与容器底部的距离，即气隙的厚度。
磁铁的运动会导致电
感产生变化。
电感是在一个变化的磁场中，电流发生变化时所产生的自感
应电动势。
在变气隙厚度电感式压力传感器中，电感是通过一个螺线管来实现的。
螺线管由若干匝的细铜线组成，上面串联着一个电阻。
当磁铁与螺线管上
的线圈相对运动时，磁场的变化会引起线圈中的电流变化，从而产生自感
应电动势。
通过接入一个外部电路，可以测量出电感式传感器中的电流变化。
电
流的变化与所加入的压力成正比。
因此，我们可以通过测量传感器中的电
流变化来确定压力的大小。
需要注意的是，变气隙厚度电感式压力传感器的灵敏度取决于气隙厚
度的变化。
一般来说，气隙越小，灵敏度越高。
同时，为了减小磁铁与螺
线管的磁阻，可以使用永磁体作为磁铁，以增加传感器的灵敏度。
总结起来，变气隙厚度电感式压力传感器的工作原理是利用介质压力
导致容器底部磁铁和螺线管之间的气隙厚度变化，从而改变电感，进而测
量出压力的变化。
这种传感器具有结构简单、精度高、灵敏度高等优点，
广泛应用于工业自动化控制、航空航天、汽车等领域。
高频低压平面变压器磁芯气隙的研究
第38卷第3期计算机仿真2021年3月文章编号：1006 - 9348 (2021)03 - 0190 - 04高频低压平面变压器磁芯气隙的研究王星，程志江，孟德炀，翁雄亮(新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047)摘要:变压器时常发生磁饱和现象。
为防止磁饱和的发生，通常在磁路中加人一段气隙或减少绕组匝数。
研究在磁回路中 加人气隙来避免磁饱和时，气隙量对高频平面变压器特性参数的影响。
以TDK铁氧体设计的髙频平面变压器为研究对象，通过理论分析计算出饱和电流和气隙量。
在ANSYS中建立3D仿真模型和电路简化模型，改变气隙量，分析高频平面变压 器的涡流场、静电场特性以及原副边电压特性，将仿真数据用MATLAB处理后，得出其电气参数变化规律。
关键词：髙频平面变压器;涡流场;静电场;磁芯气隙;磁饱和中图分类号:TP391.9 文献标识码:BResearch on Air Gap of Magnetic Core of Low Voltage H P TWANG Xing,CHENG Zhi - Jiang,MENG De - Yang, WENG Xiong - Liang(College of Electrical Engineering,Xinjiang University,WulumuqiXinjiang830047,China) ABSTRACT:Magnetic saturation often occurs in transformers.In order to prevent the occurrence of it,an air gap is usually added to the magnetic circuit or the number of winding turns is reduced.This paper studied the effect of air gap on the characteristic parameters of high frequency planar transformer when air gap was added to the magnetic circuit to avoid magnetic saturation.Taking the high frequency planar transformer designed by TDK ferrite as the research object,the saturation current and air gap were calculated through theoretical analysis.In ANSYS,a3D simulation model and a simplified circuit model were established to change the air gap and analyze the eddy current field, electrostatic field characteristics and the original and secondary voltage characteristics of high frequency planar transformer.After processing the simulation data with MATLAB,the variation law of electrical parameters was obtained.KEYW ORDS：High frequency planar transformer；Eddy current field；electrostatic field；Magnetic core gap；Magnetic saturationi引言在磁化曲线（B-H曲线）中，当磁场强度（H)达到某一 值时，磁感应强度（B)就不再随磁场强度的增加而增加了，这种现象就叫做磁饱和现象。
《传感与检测技术》习题及解答
第1章传感与检测技术基础1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？2、说明3、变气隙长度自感式传感器的输出特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度？答：根据变气隙自感式传感器的计算式：00022l S W L μ=，线圈自感的大小，即线圈自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S 0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l 0有关；传感器的非线性误差：%100])([200⨯+∆+∆= l ll l r 。
由此可见，要改善非线性，必须使l l∆要小，一般控制在0.1~0.2。
（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l 0应尽量小，故l ∆不能过大。
）传感器的灵敏度：20022l S W dl dL l L K l ⨯-=≈∆∆≈μ，由此式可以看出，为提高灵敏度可增加线圈匝数W ，增大等效截面积S 0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l 0，效果最明显。
4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过 11、互感式12、零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？答：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。
但实际输出并不为零，这个电压就是零点残余电压。
残差产生原因：①由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称。
②存在寄生参数；③供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。
④供电电源很好，但磁路本身存在非线性。
⑤工频干扰。
差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除：①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R；②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等③采用试探法。
在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。
整理磁路交叉饱和及电感参数补偿的内置式永磁同步电机解耦控制
磁路交叉饱和及电感参数补偿的内置式永磁同步电机解耦控制摘要：分析了磁路交义饱和对内置式水融 M 步电机 (IPMsM) 桶速控制系统性能的影响；建立了考虑磁路交叉饱和并对其电感参数进行补偿的控制算法。
利用 MATIAB 仿真上具，建立了具有饱和特件的 IPMsM 模型，及基于空间矢量脉宽调制(sVPwM) 控制方法的考虑饱和补偿的前馈解耦调速控制系统模型，实现了恒转矩和恒功率运行范围的系统仿真、仿真结果表明采用该拧制力法可有效提高调速系统的跟随性、鲁棒性和精确度。
关键词：解耦控制；交叉饱和；内置式永磁同步电机0 引言永磁同步电机 (Permanent Magnet svnchm_nous Motor ，PMsM) 具有能量密度高、效率高、可靠性高、体积小、结构简单等优点，其在航空航天、数控加工、电动汽车驱动等领域已得到了广泛应用[1-3] 。
根据永磁体在转子侧安装位置的不同，可将电机分为表面式 PMsM 和内置式 PMsM(InnerPMsM ， IPMsM) 。
IPMsM 存在磁阻转矩，提高了恒转矩区的转矩输出能力，并且拓宽了恒功率区的速度运行范围，更符合电动汽车使用要求。
PMsM 是一个多变量、强耦合、非线性的系统，交叉饱和、耦合等多种冈素的影响使电机的控制性能和精度不理想 [5] 。
本文在对考虑饱和的电机参数和 PMsM 的数学模型分析的基础上，利用 MAATLAB 建市了具有饱和特性的电机模型。
采用每安培最大转矩和弱磁控制策略，在调速控制系统加入跟随电机参数变化的解耦控制模块，实现考虑饱和补偿的优化控制，并与没有饱和补偿的控制系统模型进行比较。
最后，基于 MAT —LAB 建立系统仿真模型，仿真结果表明改进后的系统具有较快的响应时间，拓宽了高速区的范围，提高了低速区的输出转矩。
1 IPMsM 数学模型以坐标旋转变换为基础的 PMsM 矢量控制，在 dq 同步旋转坐标系下实现了类似直流电机的控制性能。
改进型分段气隙的高频平面变压器研究
电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU -EPSA第33卷第6期2021年6月Vol.33No.6Jun.2021改进型分段气隙的高频平面变压器研究侯宇琦，王议锋，陈晨，陈博（天津大学智能电网教育部重点实验室，天津300072）摘要：基于一种适用于家庭储能的1MHz 双向Multi -CLLC 直流变换器，提出了一种应用于高频变换器的平面变压器设计方法。
该方法充分考虑了高频应用下的磁芯材料特性、磁路磁通相消原理和绕组趋肤效应、邻近效应的影响，对磁件设计具有重要意义。
搭建了一台400W 的实验样机验证设计的合理性与可靠性，在额定工况下进行实验，实现了最高94%的工作效率。
分析实验波形存在的问题，提出改进型分段气隙变压器结构，对低压侧三路输出不均的问题进行改善，并利用ANSYS Maxwell 3D 瞬态场和涡流场求解器仿真验证了改进型结构在磁场分布、磁芯损耗和绕组损耗三方面的优化效果，证明了改进结构的可行性。
关键词：平面变压器；高频；双向直流变换器；谐振拓扑；高增益中图分类号：TM464文献标志码：A文章编号：1003-8930（2021）06-0110-11DOI ：10.19635/ki.csu -epsa.000739Research on High -frequency Planar Transformer with Modified Sectional -air -gapStructureHOU Yuqi ，WANG Yifeng ，CHEN Chen ，CHEN Bo（Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract:Based on a 1MHz bidirectional Multi -CLLC DC/DC converter which is suitable for household energy stor⁃age ，a planar transformer design method for high -frequency converters is proposed in this paper.This method fully con⁃siders the material characteristics of magnetic core ，the principle of magnetic circuit flux cancellation ，winding skin ef⁃fect ，and proximity effect ，which is of significance to the design of magnetic components.A 400W experimental proto⁃type was built to verify the rationality and reliability of the design.Under rated conditions ，the maximum working effi⁃ciency achieved 94%.In addition ，after the analysis of the problems in experimental waveforms ，a modified sectional -air -gap transformer structure was proposed to improve the uneven output from the three transformers on the low -voltage ing ANSYS Maxwell 3D transient solver and eddy current solver ，the optimization effects of the modified struc⁃ture on the magnetic field distribution ，core loss and winding loss are verified ，which proves the feasibility of the modi⁃fied structure.Keywords:planar transformer ；high frequency ；bidirectional DC/DC converter ；resonant topology ；high voltage gain 随着电力电子技术的发展，家庭储能发电系统将成为分布式电网的最小单位。
气隙与漏感的关系
气隙与漏感的关系磁芯饱和就相当于变压器的一次侧是个空心线圈（相当于短路），它的电流会很大，一直上升到烧坏变压器或者保险管为止。
磁芯气隙是磁芯空气间隙的简称，一般铁氧体，和硅钢的磁芯都不是一个整体的闭合体，是由E字体对接的对接口处有意无意留下的间隙就是磁芯气隙，所以人们不需要磁芯气隙时可以采用环型变压器，用到磁芯气隙时就故意加大对接的缺口，或在缺口处垫非导磁材料，如高温纸。
高频变压器才开气隙，是为了防止铁芯磁饱合，因为UPS中有高次诣波，所以要开气隙，但变压器开气隙的原理和电感是不一样的。
变压器都是硅钢片拼成的，两个对着的硅钢片之间的间隙叫气隙。
气隙大了当然磁阻就大了。
变压器留气隙是为了防止在工作中产生磁饱和！气隙是在铁芯交合处留的缝隙!和绕线无关。
有了气隙的确是增加了磁阻，但却是有益的！气隙的作用是减小磁导率，使线涠特性较少地依赖于磁芯材料的起始磁导率。
气隙可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象，更好地控制电感量。
然而，在气隙降低磁导率的情况下要求线圈圈数较多，相关的铜损也增加，所以需要适当的折中。
一般反激式电源，在气隙较小时，气隙越小，功率越小，气隙越大，功率越大，一般气隙能调到满足最大输出功率即可当然任何条件下不能进入饱和区即输入电流不能出现上冲现象。
在磨气隙时可用一小条水沙纸(加水磨速度较快较平)，底下垫玻璃,要气隙大就磨中间，想减小点气隙就磨两边。
反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数，由于反激电源需要变压器储存能量，要使变压器铁芯得到充分利用，一般都要在磁路中开气隙，其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率，使变压器能够承受大的脉冲电流冲击，而不至于铁芯进入饱和非线形状态，磁路中气隙处于高磁阻状态，在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。
变压器初次极间的耦合，也是确定漏感的关键因素，要尽量使初次极线圈靠近，可采用三明治绕法，但这样会使变压器分布电容增大。
选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯，可减小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。
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气隙位置对电感参数的影响以及改进
除了用铁粉芯作磁芯的电感外，一般电感(Flyback 变压器为耦合电感)。
气隙的位置对电感参数有较大影响，下面基于有限元计算对此问题进行分析并给出一种新结构之磁芯。
为方便起见，从一EE 型的Flyback 变压器开始分析，其内部磁场分为如下几个部分：主磁通、旁路磁通及扩散磁通。
电感器的损耗由旁路磁通及扩散磁通引起。
由于主磁通与线圈平面平行(假定线圈为铜箔且没有端部效应)，它不会引入电流密度J 的变化，从而不影响线圈内电流的分布，此时线圈内电流由线圈自己决定。
但旁路磁通与扩散磁通深入线圈，使铁芯窗口内的磁场分布不再均匀，从而引起电流的重新分布，使电流集中在某一处。
如果，我们以气隙至磁轭的距离与磁芯中柱高度之比(hg/h)为变量，可得出气隙在不同位置时电感器损耗变化图如下：
由此图可知，气隙在中间时损耗最小，在两端时损耗最大，差别可达100%。
这也就是我们通常EE Core 用得比EI Core 多的一个原因吧！
有没有办法将气隙优化且工艺方便？答案是肯定的：
在以上影响电感损耗的两部分磁通中，扩散磁通与气隙形状有关，与位置关系不大，当然当它在两端时由于磁路长度发生一定变化，还是有所变化的。
为简化问题，此部分以后再作详细讨论。
那么，就只有旁路磁通的影响了。
通过下面的分析，可以得出，旁路磁通的大小是与磁芯高度方向上的平均磁压降密切相关的。
当气隙处于中间与两端时，磁压分布如下图所示:
图a 中的平均磁压降为IN/2，b 为IN/4。