基于分数匝的磁性元件特性分析

1 引言

电力电子技术因其高效率、高功率密度及体积重量小等优点而得到广泛的应用。电力电子系统中磁性元件是唯一的非标准件，一般需设计者根据设计要求进行设计，是电力电子系统中最具挑战性的设计之一。但磁性元件（包括电感器和变压器）又是电力电子系统中不可或缺的关键元件^[1-3]。

对于采用铁氧体磁芯的传统E型磁性元件，在工程上其绕组匝数一般采用整数匝的形式，如图1所示。但在一些特殊的场合中，为了方便PCB布线等要求，也存在绕组多“半匝”或少“半匝”的情况（这里称之为分数匝绕组），如图2所示。整数匝绕组磁件的分析方法目前已经研究较多，而分数匝绕组的分析则相对较少。

分数匝绕组相对于整数匝绕组的理论分析是否是单纯将整数匝绕组的匝数换成相应的分数匝呢？它是否与整数匝绕组具有一样的磁芯饱和特性与变压器耦合特性呢？目前对于这些问题尚无完整的分析结果。本文详细分析了传统E型磁芯下分数匝绕组与整数匝绕组在感量计算、磁芯饱和特性及变压器耦合特性上的特点，指出其存在的缺点和不足。在此基础上分析了UUI型磁件在相应情况下的特性，通过分析比较得出UUI型磁芯磁元件可以有效地克服传统E型磁芯分数匝下的缺点和不足。最后，仿真与实验结果验证了理论分析的正确性与可行性。

详细资料见：http://www.big-bit.com/uploadfile/2014/1103/20141103021922677.pdf