通过优化偶联剂含量改善磁粉芯综合性能

磁粉芯在工程应用中会遇到体积变化引起的开裂、磁性能低等问题,目前未见关于这方面的研究。通过在羰基铁粉磁粉芯(包含磁环、磁片和一体成型电感)中加入不同含量KH550硅烷偶联剂,研究其成型性、磁性能和力学性能,并利用SEM、TMA和LCR等测试分析偶联剂对磁粉芯性能影响的作用机理。研究表明偶联剂能将树脂“约束”在磁粉表面,并在固化过程中带动磁粉颗粒重排,从而增加磁粉芯的膨胀系数。添加0 wt.%和0.1 wt.%偶联剂的磁粉芯具有负的膨胀系数,容易收缩开裂。当偶联剂含量达到0.3 wt.%、0.5 wt.%和0.7 wt.%时,树脂固化过程中磁粉芯的膨胀系数升高,从而增加磁粉芯的体积,有效抑制磁粉芯的开裂倾向。但是,体积的增加会降低磁粉芯的密度、磁导率、Q值和力学性能,增加损耗。综合考虑磁粉芯的成型性和其他性能,偶联剂添加的最佳比例是0.3 wt.%。揭示了偶联剂对磁粉芯膨胀系数等综合性能的影响规律,可为高性能磁粉芯的工程化应用提供重要理论依据。

用于WPT的双路E类逆变器功率合成拓扑及其电感耦合集成

针对现有用于无线电能传输系统的E类逆变器存在磁元件损耗大,谐振参数容差能力低以及输出功率有限的缺点,提出了一种新颖的双路(或偶数路)E类逆变器功率合成输出的无线电能传输系统拓扑,其逆变器利用耦合电感抑制偶次谐波电流并降低有载品质因数,在谐振参数存在较大偏差时仍然可以高效运行。同时,利用磁集成方法降低了磁元件数量与损耗。系统的补偿网络基于串串谐振补偿,并利用π型跨导使得系统电压增益与负载变化无关,保证输出电压恒定。利用一台1MHz样机验证了所提出拓扑的可行性及优良性能。样机的电压增益基本不受负载变化的影响,其E类逆变器在全负载范围内均能实现软开关,逆变器峰值效率达到了92%。

“E王E”形耦合电感器的设计及其在交错并联磁集成双向DC-DC变换器中的应用

为了克服传统EE形耦合电感器的气隙过于集中、磁压和磁通分布不均匀、气隙离绕组过近等缺点,提出一种"E王E"形耦合电感器结构,建立了磁路模型,给出了设计方法。通过仿真和实验证明,该结构增加了一条并联气隙磁路从而使磁路的磁压和磁通分布比较均匀,磁路的磁阻减小,电感因数和耦合强度增大;气隙远离绕组从而减小气隙扩散磁通和旁路磁通及绕组涡流损耗;绕组绕在长宽比较小的铁心中柱上从而减小绕组长度;所给出的改进磁路模型和设计方法可以用于这种耦合电感器的设计;将这种耦合电感器用于交错并联磁集成双向DC-DC变换器,具有输出电压纹波小、电感电流波形平滑、毛刺少、开关管开通和关断时的电流尖峰小等优点,并且可以有效地提高电路的轻载效率。

三相电压调整模块中“EΠ”形耦合电感的建模与设计

为适应新一代微处理器低压、大电流和快速暂态响应的功率需求,提出一种用于三相电压调整模块(VRM)的"EΠ"形耦合电感结构,通过分析耦合电感的磁通分布,建立了磁路模型及包括气隙边缘磁阻和绕组外面空气磁阻的改进磁路模型,采用空间切割的方法得出空气磁阻的计算公式,从而得出自感、漏感和互感的计算公式,给出耦合电感的设计方法,并通过电感值的三维有限元仿真和实验验证了所提"EΠ"形耦合电感结构的有效性及其磁路模型和设计方法的正确性。

基于磁粉芯的小型化磁耦合VRM设计

针对传统采用铁氧体磁芯的电压调节模块(VRM)耦合电感体积较大的问题,采用饱和磁密更大的磁粉芯作为磁芯材料,减小磁件体积,提出基于磁粉芯的VRM耦合电感设计方案和流程。最后,依据设计参数搭建了1台磁耦合VRM样机,样机模组部分的电流密度达0.5 A/mm 2,电感总高度仅5 mm,性能良好。实例验证所提方案和设计流程正确有效,能实现VRM耦合电感的小型化和低截面。

10种有机酸对电子烟中陶瓷雾化芯的重金属迁移影响

为研究10种有机酸对电子烟中陶瓷雾化芯的重金属迁移影响,配制不同含量有机酸的电子烟烟液,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对陶瓷雾化芯在加速老化条件下迁移至烟液及气溶胶中的金属元素进行测定,评估重金属在该陶瓷芯中的雾化效率及有机酸的影响。结果表明:烟液、气溶胶方法中各元素的检出限分别均<10µg/kg、≤0.055µg/100口;不同类型和含量的有机酸对重金属的迁移影响不一,柠檬酸、乳酸、苹果酸、乙酸对金属元素的迁移影响相对较大。各元素在气溶胶中的雾化效率为21.2%~45.9%。与未添加有机酸的空白对照组相比,柠檬酸、乳酸、乙酸、苯甲酸、苹果酸对气溶胶中Ni含量提升有显著影响(P<0.05),柠檬酸对气溶胶中Cu含量提升有显著影响,5种酸对其他元素无显著性差异(P>0.05)。该方法准确可靠,适用于评估电子烟烟液及气溶胶中有机酸对陶瓷芯的重金属迁移影响。

基于MEMS硅基底的微型变压器

开展了对硅基底多层螺旋电感的研究.结合前人提到的提高螺旋电感Q值的方法,提出了将柱形,E形磁芯用于多层螺旋电感,并使用软件Maxwell对其进行仿真分析.结果表明,矩形多层螺旋电感在置入柱形磁芯后,变压器效率有所提高.E形磁芯为磁感线提供了完整回路,效率可在90%以上.还研究了应用MEMS技术制造螺旋电感结构.

基于载波移相控制的高功率密度双降压式全桥逆变器

双降压式全桥逆变器(DBFBI)因不存在桥臂直通、直流利用率高而且可实现续流二极管的最优选取,所以具有可靠性高和变换效率高方面的优势。但是,DBFBI具有四个滤波电感,体积重量较大,限制了其在高功率密度场合的应用。将载波移相SPWM(CPS-SPWM)的控制方法应用到DBFBI中,该控制方式下,输出滤波电感等效工作频率是开关频率的两倍,有效地减小了滤波电感的体积和重量。此外,在电感电流半个周期内高频状态时只有两个开关管工作,有效地降低了逆变器的开关损耗。详细地分析了该控制方式下环流产生的原因,通过从原有的4个滤波电感中分离出一个共用的滤波电感(CFI),有效地减小了环流损耗,并且给出了滤波电感的具体的设计过程。最后将剩余的四个滤波电感两两耦合,进一步提高了磁心的利用率。实验结果验证了理论分析的正确性。

基于有限元耦合算法的变压器铁芯损耗计算

为了准确计算除尘变压器的铁芯损耗,在分析传统的有限元分析方法以及Steinmetz公式的基础上,提出了一种计算除尘变压器铁芯损耗的棱边元与节点元相结合的E??法模型;并以一台20 k Hz、50 k V、60 k W除尘变压器为例,建立了三维模型,计算了变压器的铁芯损耗。将利用该方法计算的出的铁芯损耗计算结果同实测值、节点有限元、棱边有限元以及Steinmetz公式计算结果进行对比。对比结果表明:该方法计算精度明显高于Steinmetz公式模型、棱边有限元法以及节点有限元法的计算结果。证明了该算法能够更加准确的计算变压器铁芯损耗。

耦合作用下蓄水速度对心墙坝渗流性态的影响分析

水库初次蓄水速度直接影响土石坝的渗流安全,水位上升使得坝体内应力场复杂多变,影响渗流性态,而忽略应力场影响对渗流分析易造成偏差。基于饱和-非饱和土渗流理论,在考虑初始应力场和渗流场的基础上针对蓄水速度对渗流场的影响进行数值模拟,并对比和研究了蓄水过程中考虑和不考虑应力场影响下的渗流性态。结果表明,蓄水速度较慢时,应力对各水力要素影响不明显,提高蓄水速度,心墙上游局部存在较大的水力梯度,孔隙水压力突变并集中分布,对坝体不利,考虑应力耦合影响计算结果偏于安全。因此,初次蓄水渗流分析有必要考虑应力场的影响,并严格控制初次蓄水速度。

基于铁氧体电感的漏电流检测电路设计

漏电流是非隔离型光伏并网逆变器必须面对的关键问题之一,硬件拓扑隔离或通过调制算法优化保持共模电压平衡方案均不能完全消除漏电流隐患,因此逆变器需要具备漏电流监测保护功能。在阐述漏电流产生机理及漏电流检测原理的基础上,结合振荡电路原理使用基于铁氧体材质耦合电感,设计了滤波放大电路、采样调理电路以及电流源参考电路,组成完整的漏电流检测电路。基于铁氧体电感的漏电流检测电路可进行电路自检,实现实时监测漏电流的功能,且当漏电流超出范围时可进行断电保护。

一种基于UU磁心的VCC耦合电感研究

耦合电感的耦合系数影响多相交错并联磁耦合变换器的稳态性能和暂态性能。针对传统耦合电感的耦合系数不可变的问题,提出了一种基于UU磁心的可变耦合系数(Variable Coupling Coefficient,VCC)耦合电感结构。具体地,建立耦合电感的电路模型和磁路模型,分析耦合系数可变的原理,给出耦合系数的数学表达式,并提供一种新的耦合系数测量方法。最后,通过制作耦合电感样机,验证了所提耦合电感结构的有效性和耦合系数可变原理的正确性。

用于两相交错并联升压变换器的耦合电感结构

提出了一种用于两相交错并联升压变换器的耦合电感结构及设计方法。与先前的耦合电感结构相比,同样可使各磁芯柱气隙保持相同,避免磁芯被切割,但同时可以获得更高的耦合因数,从而可以根据应用场合的需求以减少输入或电感电流纹波。在设计中为选择合适的磁芯,对所提出的耦合电感的面积乘积(AP)公式进行了推导,同时详细描述了耦合电感的设计方法。最后,通过一个设计实例验证了该设计方法的有效性。