专利名称：一种磁性元件及减弱磁性元件漏磁干扰的方法
技术领域：
本发明涉及直流电源变换领域，具体涉及一种磁性元件及减弱磁性元 件电磁干扰的方法。
背景技术：
随着电子技术的发展，对电子设备的EMC (Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容)要求越来越严格，EMC包括两个方面的要求一 方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定 的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的 抗扰度，即电磁敏感性。
开关电源是一种需要有较好EMC性能的EMC设备，为了减小电感量， 防止磁性元件饱和，开关电源通常设置有气隙，如图l(a)、图2(a)、图3(a) 所示，分别是现有技术中具有集中气隙的磁芯的结构示意图。但是由于气 隙的存在产生了大量的漏磁，会干扰附近元件的电磁性能。尤其随着开关 电源不断小型化功率密度不断提高， 一种LLC (电感-电感-电容)谐振直 流/直流变换器应运而生。该电路的主变压器和谐振电感气隙特别大，对外 漏磁特别强，对EMC造成严重影响。如图4(a)、图5(a)所示，分别是现有 技术中的电源中磁芯与周围元件的位置示意图，由于未考虑周围元件的电 磁兼容性能， 一些易受电磁干扰的元件被安装于气隙的旁边，导致EMC 性能下降。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种可减弱气隙漏磁之电磁干扰的磁性元 件；其次，还提供一种减弱磁性元件漏磁干扰的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是 一种磁性元件，该磁性 元件包括磁芯；该磁芯包括原边导磁体和副边导磁体；原边导磁体和副边 导磁体至少一个由两段或两段以上的导磁体组成，相邻的导磁体之间的间隙形成气隙，所述气隙的大小、位置保证其磁干扰为磁敏感元件可耐受范 围内。
优选地，所述气隙等间距均匀分布于所述原边导磁体和副边导磁体上。
优选地，所述各气隙截面相等。
优选地，所述气隙平行贯穿所述原边导磁体和副边导磁体。
优选地，所述磁性元件为LLC谐振直流/直流变换器。
优选地，所述磁性元件为原边串联副边并联的结构。
优选地，所述磁性元件为QP或者EE或者EI形状。 优选地，所述磁性元件为平板磁芯。
其次，本发明还提出了一种减弱磁性元件漏磁干扰的方法，该方法在 磁性元件的磁芯上设有多段导磁体，形成多段气隙，分散气隙磁漏，降低 磁漏强度。
优选地，调整磁性元件的磁芯位置，使气隙远离易受干扰的元件。以 进一步提高磁性元件的EMC。
本发明的有益效果是通过在磁性元件的磁芯上设置多段导磁体，形 成多段气隙，将磁性元件的一段气隙分成若干小段，相对于现有技术，到 等距位置的磁场强度大幅减弱，也即漏磁减弱了；同时通过调整磁性元件 的气隙使气隙远离易受干扰的元件，进一步减弱了漏磁对周围磁性元件的 干扰，提高了磁性元件的EMC性能。
本发明的有益效果通过仿真和试验两个角度得到了验证。
图l(a)是一般的具有集中气隙的磁芯结构示意图l(b)是对图l(a)中的气隙进行分段后的结构示意图2(a)是一般的具有集中气隙的EE形磁芯的结构示意图2(b)是对图2(a)中的磁芯气隙进行分段后的结构示意图
图3(a)是一般的具有集中气隙的平板变压器磁芯结构示意图一；
图3(b)是一般的具有集中气隙的平板变压器磁芯结构示意图二；
图3(c)是对图3(a)、图3(b)中的磁芯气隙进行分段后的结构示意图；图4(a)是一般的具有集中气隙的磁芯与周围元件的位置示意图4(b)是对图4(a)中的气隙调整后避开易受干扰元件的位置示意图5(a)是一般的具有分段气隙的磁芯与周围元件的位置示意图5(b)是对图5(a)中的气隙调整后避开易受干扰元件的位置示意图6(a)是适合本发发明的LLC线路一；
图6(b)是适合本发发明的LLC线路二；
图6(c)是适合本发发明的LLC线路三；
图6(d)是适合本发发明的LLC线路四；
图7(a)是具有5mm集中气隙的U形电感；
图7(b)是图7(a)中测量线位置的磁场强度示意图8(a)是具有分布气隙的U形电感结构示意图8(b)是图8(a)中测量线位置的磁场强度示意图9(a)是漏磁元件集中气隙测试结果示意图9(b)是漏磁元件采用分布气隙测试结果示意具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细的说明。
如l(a)、图2(a)、图3(a、 b)所示的UU形、EE形和EI形的磁芯，他
们具有集中的气隙，磁漏的影响比较远且比较严重，.分别对其采用本发明
所述的技术方案，通过将磁芯原副边导磁体设置为多段，使磁芯上形成多
段气隙，气隙位置填充有非导磁绝缘材料，导磁体通过填充的材料放置在
磁性元件的骨架中。具体结构图如图l(b)、图2(b)、图3(c)所示。通过将
磁芯原副边导磁体设置为多段，使其上开设的集中气隙调整为多段分布的
气隙，这样可以使其磁漏尽量均匀分布，降低磁漏的整体影响。如图1 (b)、
图2 (b)所示，气隙等间距均匀分布于原边导磁体和副边导磁体上，各气
隙截面相等，平行贯穿原边导磁体和副边导磁体。
如图4(b)、图5(b)所示，分别为将磁芯的气隙进行调整后避开易受干 扰元件的位置示意图，气隙位置尽量避开易受干扰的元件，从而减小漏磁 对EMC的影响。就通讯电源而言，易受干扰元件包括机壳、磁性元件、 PCB走线、EMC滤波器和模拟采样线路等。不易受干扰元件包括硅元 件、散热器、电解电容和数字采样线路等。其他形状的磁芯分段气隙以及 调整气隙位置避开易受干扰的敏感元件的方法类似。由于LLC功率拓扑的主要磁性元件磁芯都有很大的气隙的，所以本发 明所述的技术方案特别适合图6(a)、图6(b)、图6(c)和6(d)所示的LLC电 路及其衍生形式。本发明所述技术方案不仅仅适合前述几种形状的磁芯， 而且也适合其他所有形状的磁芯。
如图7(a)所示，该U形电感具有5mm的长气隙，取距离气隙5mm处 的垂直位置作为测量位置，对其进行仿真测试，测量其磁场强度，测量结 果如图7(b)所示。
如图8(a)所示，该U形电感具有5mm的气隙，将5mm的气隙均匀分 成8份，每段0.625mm。气隙之间的磁芯厚度为1.5mm。在距离气隙5mm 处的垂直位置作为测量位置，对其进行仿真测试，测量其磁场强度，测量 结果如图8(b)所示。对比图7(b)和图8(b)可以看出，采用设有多段气隙的 结构，测量位置处的最大场强降低了将近一半。
图9(a)和图9(b)是集中气隙与分布气隙在实际应用中的传导测试对 比。实验在LLC结构通讯电源上进行，测试为交流传导。该电源交流传导 的主要骚扰源为漏磁干扰，将主要漏磁元件的气隙改用多段分布的气隙后， 开关频率处干扰幅度由49.79DB降低为46.08DB，传导降低4DB，因此采 用具有多段气隙的磁芯的的漏磁干扰降低了。从实验的角度证明了本发明 的有益效果。
权利要求
1、一种磁性元件，包括磁芯；该磁芯包括原边导磁体和副边导磁体；其特征在于所述原边导磁体和副边导磁体至少一个由两段或两段以上的导磁体组成，相邻的导磁体之间的间隙形成气隙。
2、 根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于所述气隙等间距 均匀分布于所述原边导磁体和副边导磁体上。
3、 根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于所述各气隙截面 相等。
4、 根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于所述气隙平行贯 穿所述原边导磁体和副边导磁体。
5、 根据权利要求1 4任一所述的磁性元件，其特征在于该磁性元 件为LLC谐振直流/直流变换器。
6、 根据权利要求1 4任一所述的磁性元件，其特征在于该磁性元 件为原边串联副边并联的结构。
7、 根据权利要求1~4任一所述的磁性元件，其特征在于该磁性元 件为QP或者EE或者EI形状。
8、 根据权利要求1~4任一所述的磁性元件，其特征在于该磁性元件为平板磁芯。
9、 一种减弱磁性元件漏磁干扰的方法，其特征在于在磁性元件的磁芯上开设多段气隙，分散气隙磁漏，降低磁漏强度。
10、根据权利要求9所述的减弱磁性元件漏磁干扰的方法，其特征在于，还包括如下的步骤调整磁性元件的磁芯位置，使磁芯气隙远离易受干扰的元件。
全文摘要
本发明公开了一种磁性元件，该磁性元件上设有多段导磁体，将一段较长气隙分成多段气隙，虽然气隙总长度没有变、电感量也没有变，但是漏磁到等距位置的磁场强度减弱了，漏磁对附近元件的干扰减小了。本发明还公开了一种减弱磁性元件漏磁干扰的方法，所述方法通过将磁性元件的一段气隙分成若干小段，减弱了漏磁对附近元件的干扰；此外，通过调整气隙的位置，将气隙开在距离容易受干扰的元件较远的部位，可以进一步减小了漏磁对附近元件的干扰。
文档编号H01F3/14GK101299369SQ20071010295
公开日2008年11月5日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者刘志宇, 甘松柏 申请人:艾默生网络能源系统有限公司