环形铁心的最佳尺寸比例及影响因素

环形铁心可分为两种：叠片式及卷绕式如图6.3所示。图6.3（a）为叠片式，用环形冲片叠成。图6.3（b）为卷绕式，用圆剪机剪切成所需宽度的带状条料，卷绕而成。卷绕的环形铁心中磁通沿着压轧方向流通，因此，适宜于采用晶粒取向的材料，使磁通流通的路径沿着最易磁化的方向，这种铁心在加工时边废料也最少。

图6.3　环形铁心

（a）叠片式；（b）卷绕式

环形铁心磁路没有空气隙，而且由于绕组可以均匀分布绕在环形铁心上，漏磁最小。磁性能可以充分利用。它的主要缺点是绕制线圈不方便，而且窗口利用率较差，散热条件也不好。因此只适用于工作绕组匝数少的饱和电抗器。

由于环形铁心内层磁路长度比外层小，磁化时内层先饱和，有径向不均匀磁化问题，使铁心磁性能（如动态磁导率、矩形性Br/Bs）下降。例如，50%铁镍合金做成环形铁心，Bs＝1.5T，Hc＝20A/m，磁导率μ相对大小与D/d的关系（以D/d＝4为基准）见表6.5。

表6.5　磁导率μ 与D/d的关系（50%铁镍合金做成的环形铁心）

图6.4及图6.5分别表示D/d对冷轧硅钢片环形铁心磁化曲线及自饱和电抗器静特性的影响。由此可见，在设计环形铁心选取几何尺寸时，最主要问题是合理选择外径与内径比D/d。

图6.4　冷轧硅钢片环形铁心的磁化曲线与D/d 的关系

图6.5　D/d对环形自饱和电抗器静特性影响

表6.6给出最佳尺寸的经验值，可供参考。

表6.6　环形铁心最佳尺寸比例

图6.6　环形铁心几何尺寸比例对铁铜重量比的影响(www.xing528.com)

为了防止振动以及绕线工艺产生的机械应力影响高导磁铁镍合金环形铁心的磁性能，要把经过退火处理的铁心放在保护盒（如图6.7所示）内，再绕上线圈。保护盒的材料有塑料、胶木板及硬铝等，盒盖一般用非导电材料做成。如果高灵敏饱和电抗器工作在振动、承受撞击等恶劣条件下，则应在盒内放入温度膨胀系数低、弹性大、收缩率小的保护用填充材料。

图6.7　环形铁心保护盒