整數匝與非整數匝在磁性元件應用中的比較分析綜述1.1建立整數匝在磁性元件中電磁場模型圖1.1整數匝變壓器結構圖如圖1.1所示，用Maxwell建立了整數匝在磁場中的模型，變壓器為傳統的E型，匝數為10匝。1.2建立分數匝變壓器模型并分析對于采用鐵氧體磁芯的傳統E型磁性元件，在工程上其繞組匝數一般采用整數匝的形式，如圖1.1所示。但在一些特殊的場合中，為了方便PCB布線等要求，也存在繞組多“半匝”或少“半匝”的情況(這里稱之為分數匝繞組)。整數匝繞組磁件的分析方法目前已經研究較多，而分數匝繞組的分析則相對較少。分數匝繞組相對于整數匝繞組的理論分析是否是單純將整數匝繞組的匝數換成相應的分數匝呢?它是否與整數匝繞組具有一樣的磁芯飽和特性與變壓器耦合特性呢?目前對于這些問題尚無完整的分析結果。(a)整數匝和分數匝繞組(b)分數匝變壓器磁場結構圖圖1.1結構體1.2.1分數匝變壓器的優勢對于傳統的中柱開氣隙而邊柱無氣隙的整數匝磁件中，其磁通分布圖如1.2(a)所示。(a)磁力線分布圖(b)整數匝磁件中柱及邊柱B大小圖1.2整數匝磁件中磁芯的B的分布設中柱截面積為A。，則邊柱的截面積為Ae/2。當磁件繞組為整數匝時。中柱中的磁通密度B0，邊柱中的磁通密度且為： B0=B1=綜合式(4-1)和式(3-2)可得整數匝磁芯中的B的大小，如圖8(b)所示。圖中磁芯中柱中的B與R0／R。無關。在傳統的中邊開氣隙而邊柱無氣隙的分數匝磁件中,磁芯中的磁力線分布圖如圖9所示。其中Loopl是由中柱N匝繞組所產生的磁力線分布圖；Loop1為1匝邊柱繞組所產生的磁力線分布圖。這里要說明的是Loop0中由于磁芯邊柱無氣隙而使得邊柱的磁阻遠小于中柱的磁阻，磁力線均集中在邊柱中。圖1.3分數匝磁件中磁芯的磁力線分布圖綜合式(2)、(3)及(7)可得分數匝磁芯中的B的大小，如圖1.2所示。從圖1.2(a)中可看出R<<R0中柱磁通密度B與R0／R1。變化無關而在邊柱中，邊柱磁通密度B隨R0／R1的變化而劇烈變化。當R1越小時，邊柱的B越大。因而對于傳統邊柱無氣隙的E型磁件，分數匝繞組由于邊柱氣隙接近于零，因而極易出現邊柱磁芯飽和的問題。(a)分數匝中柱B的大小(b)分數匝邊柱B大小圖1.4分數匝磁件中柱及邊柱B大小1.2.2分數匝變壓器的劣勢由1.2.1部分的分析可知，傳統邊柱無氣隙的E型磁件在分數匝的場合中易出現邊柱磁飽和和漏感大的缺點。而導致這兩個問題出現的根本原因為：1)分數匝繞組；2)磁芯中柱氣隙遠大于邊柱氣隙。分數匝繞組在不可避免的情況下，只能通過優化磁芯的結構，使中柱氣隙不會遠大于邊柱氣隙。在這方面可采用分布氣隙的方式，即在E型磁件的三個柱上均開氣隙，但這增加了磁件的生產和加工的難度。另一種方式即改變傳統磁件的磁芯結構。UUI型磁件在損耗和成本控制上有相當的優勢，是新生的優秀磁芯結構。1.3本章小結結論本文對分數匝式的磁件的電感穩定性、磁芯偏磁特性及耦合特性進行了詳細的分析和比較，得到的結論如下：（1）傳統的分數匝E型磁件的電感值依賴于邊柱與中柱磁阻的比值，感量穩定性差；其磁心由于1匝原邊邊柱繞組及邊柱無氣隙的影響，邊柱中存在較大的偏磁，極易飽和；同時其變壓器漏感除了整數匝繞組所產生的漏感外；還包含由1匝原邊邊柱繞