自米切尔·法拉第发明了变压器以来,变压器生产工艺和使用材料发生了重大改变.最初由于线圈骨架上容易绕线,叠片变压器得到广泛应用.但是由于叠片变压器的磁路有气隙,磁路的有效性不高.C型铁芯变压器虽然减小了气隙,并保留了线圈骨架上容易绕制线圈的优点,但是磁路中仍有气隙.
高速环型变压器绕线机的发明,使得有可能快速地把导线绕在封闭的环型铁芯上,因而可以发挥无气隙铁芯的全部优点.无气隙铁芯变压器和同等容量的叠片变压器相比,有体积小、重量轻、漏磁小等优点.近年来,由于劳动力成本急剧上升和绕线技术不断改进,环型变压器与叠片变压器的价差很小.目前,与叠片变压器和C型变压器相比,15~50VA的环型变压器价格较贵,200~500VA环型变压器的价格略低一些,500VA以上环型变压器的价格有很大优势.然而,在许多应用中,环型变压器的技术特性优势更重要.
环型铁芯
环型铁芯由硅钢带缠绕而成,很象一个绕紧的钟表发条,绕好后浸渍并封装于塑料壳内,铁芯可以涂覆.
1990年,铁芯材料的最重大发明是:在低含碳量0．04%热轧低碳钢中,渗入少量的硅,形成合金,改善了热轧硅钢带的性能.新材料虽克服了磁性退化问题,但导磁率和延展性下降,冲压和成型困难.
l930年冷轧硅钢带在压延方向上的磁特性得到重大改善,晶粒取向性、硅钢带的工作磁通密度、导磁率大大提高,损耗减少.遗憾的是,这些优点只有在磁通与晶粒方向一致的条件下,才能够得到.对于叠片铁芯磁路的研究表明,大约有40%铁芯与最优方向成90°;另外40%做为磁通回路,剩余的一小部分铁芯能够充分发挥潜能状态.然而,在环型铁芯中,磁通方向总与晶粒方向一致,但当晶粒取向与磁通方向成90°时,GOSS的有效性比热轧硅钢带的性能还要差.
GOSS铁芯的平均工作磁密大约为1.6T,相应的热轧硅钢带大约为1．3T,两种材料相应的耗损为0．45W/1B和1．25W/1B,比铜损小许多.
低铁损的主要原因是,环型铁芯有一个连续不断的磁路,而叠片铁芯变压器在EI片间有气隙;因此,存在较大的气隙磁阻是叠片变压器的主要缺点.
在磁性元件中,空气间隙的滋阻远远大于铁芯的滋阻.空气间隙的磁阻不仅使叠片铁芯变压器效率降低,而且还会使气隙边缘磁密增加.一部分磁通漏到变压器周围的空间,在导线、印制板和无源元件上产生寄生电动势.为了减少气隙的影响,可采用C型铁芯.把钢带绕在芯轴上,浸渍后切成两半,磨光切开的表面,抛光并蚀刻.这样,两部分铁芯在线圈骨架内接触时,间隙很小.环型铁芯没有空气间隙,并且有反向缠绕的绕组,可进一步减小寄生磁场,电噪声可减小到叠片变压器的1/7~1/10.
环型铁芯不但磁性能优良,而且还有许多机械方面的优点:片间压力可以严格控制,并且可达到95%的同一水准.采用浸渍技术,可使铁芯成为牢固的整体,在绕线和加工过程中不变形;由于环型铁芯非常牢固,减少了磁致伸缩力的影响;因而减少了振动和音频噪声. (责任编辑：admin)