CN103559981A - 交流永磁增益变压装置及其调压控制方法 - Google Patents

交流永磁增益变压装置及其调压控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种交流永磁增益变压装置及其调压控制方法，该装置是在传统变压器的结构中，增加了永磁体或永磁体组件，永磁体的磁极面紧贴叠片铁芯，使永磁体固有的永磁磁势能够在初级绕组激励电流激励下引出，并与励磁磁势在闭环叠片铁芯总磁路中叠加复合，进而在次级绕组输出端即可感应出励磁磁通与永磁磁通叠加后形成的感应电动势。本发明调压控制方法是：向初级绕组输入一定幅值的脉冲电流，以保证产生复合励磁效果，并通过改变脉冲电流在单位时间内的脉冲数，从而改变和调整该交流永磁增益变压装置的输入和输出功率。本发明进一步提升了变压装置的功率传递效率，从而弥补传统绕组线圈和叠片铁芯所固有的损耗，节省了能源。

Description

交流永磁增益变压装置及其调压控制方法
技术领域
本发明涉及一个电子变压器件，尤其为一种具有永磁增益效果的节能型变压装置及其调压控制方法。
背景技术
电子变压器是应用范围很广的常规电子器件，它通常起到了电压变换、电路隔离保护以及阻抗匹配的作用，传统电子变压器的线圈和软磁体不可避免的存在损耗，使功率的传递效率降低。
发明内容
本发明的目的是，在传统由叠片铁芯和绕组线圈构成变压器的结构中，增加永磁体，使永磁体固有的永磁磁势与初级绕组激励电流形成的励磁磁势在叠片铁芯总磁回路中叠加复合，进而在次级绕组输出端产生复合励磁感应电动势，并通过特定的调压控制方法来保证永磁增效效果，从而降低变压器自身损耗，提升变压器的功率传递效率，节省能源。
为实现上述目的，本发明第一技术方案是，一种交流永磁增益变压装置，其构成包括有矩形闭环状叠片铁芯、初级绕组和次级绕组，其特征在于：其构成中还包括有永磁体组件，所述初级绕组分为L1和L2两组，L1和L2分别绕于矩形闭环状叠片铁芯的两个垂直边框***，所述次级绕组为L，L绕于矩形闭环状叠片铁芯水平边框***，所述永磁体组件有两个，一个永磁体组件的磁极S和磁极N分别跨过初级绕组L1，其磁极S与初级绕组L1上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，其磁极N与初级绕组L1下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，同样，另一个永磁体组件的磁极S和磁极N分别跨过初级绕组L2，其磁极S与初级绕组L2上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，其磁极N与初级绕组L2下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，即两个永磁体组件磁场方向与其并联设置的绕组在电激励时的磁场方向相同，而两个永磁体组件与各自并联设置的绕组电激励时所产生的叠加磁场方向, 但在闭合磁回路中这两个反向脉冲电流所产生的磁场方向相反。 
在上述第一技术方案中，所述永磁体组件由两个永磁体和一个导磁体构成，该导磁体的上端连接一个永磁体磁极N，该磁体的下端连接另一个永磁体磁极S，一个永磁体组件跨过初级绕组L1，该永磁体组件上端磁极S与初级绕组L1上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，该永磁体组件下端磁极N与初级绕组L1下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，另一个永磁体组件跨过初级绕组L2，该永磁体组件上端磁极S与初级绕组L2上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，该永磁体组件下端磁极N与初级绕组L2下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接。
在上述第一技术方案中，所述初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2轮流交替输入单向脉冲电流，初级绕组L1的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与跨过初级绕组L1的永磁体组件所产生的磁场方向相同，初级绕组L2的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与跨过初级绕组L2的永磁体组件所产生的磁场方向相同；或者，所述初级绕组L1和L2串联，初级绕组L1和L2的绕制方式会使得在同一个闭合磁回路中，当初级绕组L1和L2输入正向脉冲电流时，初级绕组L1和L2所产生的电励磁磁场方向一致，当初级绕组L1和L2输入反向脉冲电流时，初级绕组L1和L2所产生的电励磁磁场方向仍一致，但在闭合磁回路中的磁场方向相反。
在上述第一技术方案中，所述矩形闭环状叠片铁芯的叠层面平行于纸面，永磁体组件的磁极S和磁极N紧贴于矩形闭环状叠片铁芯叠层断面。或者，所述矩形闭环状叠片铁芯的叠层面垂直于纸面，永磁体组件的磁极S和磁极N紧贴于矩形闭环状叠片铁芯叠层断面。
在上述第一技术方案中，所述矩形闭环状叠片铁芯采用片状铁基纳米合金软磁材料层叠制成。
为实现上述目的，本发明第二技术方案是，另一种交流永磁增益变压装置，其构成包括有圆形闭环状叠片铁芯、初级绕组和次级绕组，其特征在于：其构成中还包括有永磁体，所述圆形闭环状叠片铁芯直径线对角位置处分别开有缺口，两个永磁体分别嵌入在两个缺口中，一个永磁体磁极N沿顺时针方向紧贴于叠片铁芯，其磁极S沿逆时针方向紧贴于叠片铁芯，另一个永磁体磁极N沿逆时针方向紧贴于叠片铁芯，其磁极S沿顺时针方向紧贴于叠片铁芯，两个永磁体侧面与叠片铁芯之间存在气隙，所述初级绕组分为L1和L2两组，L1和L2分别绕于圆形闭环状叠片铁芯边框的对角位置，所述次级绕组为L分为两个绕组La和Lb，绕组La和绕组Lb分别绕于圆形闭环叠片铁芯边框对角位置，且位于初级绕组L1和L2之间，次级绕组La和Lb串联或并联后输出。
在上述第二技术方案中，所述初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2轮流交替输入单向脉冲电流，初级绕组L1的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与其最接近的一个永磁体的磁场方向相同，初级绕组L2的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与其最接近的另一个永磁体的磁场方向相同，即在圆形闭环状磁回路中，L1、L2的电励磁磁场方向相反，两个永磁体组件在环状磁路中的的磁场方向也相反；或者，所述初级绕组L1和L2串联，初级绕组L1和L2的绕制方式会使得，当初级绕组L1和L2输入正向脉冲电流时，圆形闭环状叠片铁芯内形成由L1和L2电激励励磁磁通的叠加，励磁磁通方向为正向，当初级绕组L1和L2输入反向脉冲电流时，圆形环状叠片铁芯内形成由L1和L2电激励励磁磁通的叠加，励磁磁通方向为反向。
在上述第二技术方案中，所述圆形闭环状叠片铁芯的叠层面垂直于纸面，永磁体磁极N和磁极S紧贴于圆形闭环状叠片铁芯叠层断面。或者，所述圆形闭环状叠片铁芯的叠层面垂直于纸面，永磁体磁极N和磁极S紧贴于圆形闭环状叠片铁芯叠层断面。
在上述第二技术方案中，所述圆形闭环状叠片铁芯采用片状铁基纳米合金软磁材料层叠缠绕制成。
本发明上述第一技术方案与第二技术方案所具备的共同技术特征是，在传统由叠片铁芯和绕组线圈构成变压器的结构中，增加永磁体或永磁体组件，使永磁体固有的永磁磁势能够在初级绕组激励电流激励下引出，并与励磁磁势在闭环叠片铁芯总磁路中叠加复合，进而在次级绕组输出端产生永磁增益效果。永磁磁通与励磁磁通复合叠加的机制和过程为：当初级绕组没有电流输入情况下，永磁体组件或永磁体与闭环叠片铁芯局部形成闭合永磁磁通。当初级绕组有电流输入时，该绕组除了会在环状叠片铁芯内形成环形励磁磁通外，还会作用于闭合的永磁磁通，使部分永磁磁通汇入到闭环叠片铁芯的环形总磁路中，从而实现励磁磁通与永磁磁通的叠加，此刻，在次级绕组输出端即可感应出励磁磁通与永磁磁通叠加后形成的感应电动势。
为保证输入到初级绕组中的每一个脉冲电流都可以获得永磁磁通与励磁磁通复合叠加效果，本发明给出一种调压控制方法是：在保证输入到初级绕组中的每一个脉冲电流幅值都可以获得永磁磁通与励磁磁通复合叠加效果的前提下，改变输入初级绕组脉冲电流在单位时间内的脉冲数，从而改变和调整该交流永磁增益变压装置的输入和输出功率，该调压控制方法的具体控制机理如下：在由永磁体、叠片铁芯、初级绕组、次级绕组共同组成的一个参数匹配的增效闭合磁回路中，以方波或近似方波的正负交变脉冲电流激励初级绕组，确保每一个方波或近似方波的脉冲电流幅值大于某阈值，即使每一个脉冲电流幅值均能在闭合增效闭合磁回路中产生的励磁磁通密度也大于某阈值，或使所产生的励磁磁通密度等于或大于并联设置于该初级绕组的永磁体组件所形成的静态永磁磁通密度，从而在增效闭合磁回路中，在初级绕组电励磁磁通的作用下，使原来静态永磁体磁通改变了磁通的方向，变为动态磁通，并与电励磁通叠加复合，在增效磁回路中，形成了新的闭合磁回路，该叠加复合磁通，切割绕在叠片铁芯磁回路上的次级绕组，产生复合励磁感应电动势，该复合励磁感应电动势明显高于单纯电励磁感应电动势。当保持输入激励脉冲电流的大小值不变而改变正负交变电流脉冲的频率，这样就可以获得在不同频率下的次级绕组复合励磁感应电动势。
本发明的优点是，
1、本发明巧妙地将永磁体组件或永磁体与传统变压装置进行组合式结构设计，使永磁体组件或永磁体固有的、磁极方向不变的磁能势得以引出并利用，进一步提升了变压装置的功率传递效率，从而弥补传统绕组线圈和叠片铁芯所固有的损耗，节省了能源。
2、本发明的永磁体组件或永磁体的两个磁极是紧贴于叠片铁芯的叠层断面，从而降低了永磁体组件或永磁体固有的永磁能势在叠片铁芯中的损耗，并简化了结构。
3、本发明采用高性能片状铁基纳米合金软磁材料制成叠片铁芯，每片铁基纳米非晶材料的厚度小于等于0.003毫米，从而使叠片铁芯内因为磁涡旋而引起的磁质损耗得以进一步降低。
附图说明
图1是本发明第一技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2均没有通电情况下，变压装置叠片铁芯中永磁磁通示意图。
图2是本发明第一技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1通电，L2没通电情况下，变压装置叠片铁芯中的励磁磁通与永磁磁通叠加复合示意图。
图3是本发明第一技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1没通电，L2通电情况下，变压装置叠片铁芯中的励磁磁能与永磁磁通示意图。
图4是本发明第一技术方案中，初级绕组L1和L2相互串联，初级绕组L1和L2通入正向脉冲电流情况下，变压装置叠片铁芯中的励磁磁能与永磁磁通示意图。
图5是本发明第一技术方案中，初级绕组L1和L2相互串联，初级绕组L1和L2通入反向脉冲电流情况下，变压装置叠片铁芯中的励磁磁能与永磁磁通示意图。
图6是本发明第二技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2均没有通电情况下，变压装置外形结构及叠片铁芯中永磁磁通方向示意图。
图7是本发明第二技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2均没有通电情况下，变压装置正面结构示意图。
图8是本发明第二技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2均没有通电情况下，变压装置叠片铁芯中的永磁磁通方向示意图（图7的A-A剖面图）。
图9是本发明第二技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1通电，L2没通电情况下，变压装置正面结构示意图。
图10是本发明第二技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级线图L1通电，L2没通电情况下，变压装置叠片铁芯中的永磁磁通方向示意图（图9的B-B剖面图）。
图11是本发明第二技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级线图L1没通电，L2通电情况下，变压装置正面结构示意图。
图12是本发明第二技术方案中，初级绕组L1和L2相互独立，初级线图L1没通电，L2通电情况下，变压装置叠片铁芯中的永磁磁通方向示意图（图11的C-C剖面图）。
以上附图中，10是矩形闭环状叠片铁芯，11是导磁体，12是永磁体，13是初级绕组L1绕组，14是初级绕组L2绕组，15是次级绕组，20是上方永磁体，21是圆形闭环状叠片铁芯，22是次级绕组La绕组，23是初级绕组L1，24是初级绕组L2，25是次级绕组Lb绕组，26是下方永磁体，27是上方永磁体与叠片铁芯之间气隙，28是下方永磁体与叠片铁芯之间气隙，29是圆形闭环状叠片铁芯上方截面，30是圆形闭环状叠片铁芯下方截面，31是上方永磁体形成的磁力线方向示意（穿出纸面），32是上方永磁体形成的磁力线方向示意（进入纸面），33是下方永磁体形成的磁力线方向示意（穿出纸面），34是下方永磁体形成的磁力线方向示意（进入纸面），35是初级绕组L1励磁磁通磁力线方向示意（穿出纸面），36是初级绕组L1励磁磁通磁力线方向示意（进入纸面），37是初级绕组L2励磁磁通磁力线方向示意（穿出纸面），38是初级绕组L2励磁磁通磁力线方向示意（进入纸面）。
具体实施方式
实施例一：
本实施例为一种叠片铁芯为矩形闭环状的变压器，其结构如附图1、2、3所示。
本实施例叠片铁芯10形状为矩形闭环，初级绕组分为L1和L2两组并且相互独立，L1绕于矩形闭环左侧垂直边框，初级绕组L1的绕制方式会使得其通入单向脉冲电流时所产生电励磁磁场方向与跨过初级绕组L1的永磁体组件所产生的磁场方向相同，即当L1通入电流时，L1绕组上方的叠片铁芯呈现为S磁极性，L1绕组下方的叠片铁芯呈现为N磁极性；L2绕于矩形闭环右侧垂直边框，初级绕组L2的绕制方式会使得其通入单向脉冲电流时所产生电励磁磁场方向与跨过初级绕组L2的永磁体组件所产生的磁场方向相同，即当L2通入电流时，L2绕组上方的叠片铁芯呈现为S磁极性，L2绕组下方的叠片铁芯呈现为N磁极性，次级绕组为L绕于矩形闭环下方水平边框。 
本实施例的永磁体组件由两个永磁体12和一个导磁体11构成，该导磁体的上端连接一个永磁体磁极N，该磁体的下端连接另一个永磁体磁极S。左侧永磁体组件的磁极S和磁极N分别跨过初级绕组L1，其磁极S与初级绕组L1上方的叠片铁芯左侧垂直边框连接，其磁极N与初级绕组L1下方的叠片铁芯左侧垂直边框连接，而右侧永磁体组件的磁极S和磁极N分别跨过初级绕组L2，其磁极S与初级绕组L2上方的叠片铁芯右侧垂直边框连接，其磁极N与初级绕组L2下方的叠片铁芯右侧垂直边框连接。
本实施例矩形闭环叠片铁芯的叠层面平行于纸面，叠片铁芯由若干层厚度为0.003毫米的铁基纳米合金软磁材料层叠制成，永磁体组件的磁极S和磁极N紧贴于叠片铁芯的叠层断面。
当L1和L2均没有通入电流时，如附图1所示，此时矩形闭环叠片铁芯整体环路中没有磁通形成，而仅在左侧永磁体组件两磁极之间，经叠片铁芯矩形闭环左侧垂直边框的部分段形成永磁磁通Φ永1，同样，在右侧的永磁体组件两磁极之间，经叠片铁芯矩形闭环右侧垂直边框的部分段形成永磁磁通Φ永2，此刻，永磁磁通Φ永1和Φ永2均不对矩形闭环整体的磁通有贡献，矩形闭环整体磁通Φ总为零，从而次级绕组L两端没有感应电动势输出。
当L1通入单向脉冲电流，L2没有通电，如附图2所示，在矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中形成励磁磁通Φ励1，同时左侧永磁体组件的磁通Φ永1也汇入矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中，此时，叠片铁芯整体磁路中的总磁通Φ总=Φ励1+Φ永1，从而在次级绕组L两端感应出相应的正向电动势。此时段，右侧永磁体组件的永磁磁通Φ永2仍然存在。
当L2通入单向脉冲电流，L1没有通电，如附图3所示，在矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中形成励磁磁通Φ励2，同时右侧永磁体组件的磁通Φ永2也汇入矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中，此时，叠片铁芯整体磁路中的总磁通Φ总=Φ励2+Φ永2，从而在次级绕组L两端感应出相应的反向电动势。此时段，左侧永磁体组件的永磁磁通Φ永1仍然存在。
当初级绕组L1和L2交替通入单向脉冲电流，即在次级绕组L两端即感应出正向和反向电动势。次级绕组L两端也可以接至桥式整流滤波电路输入端，再由桥式整流滤波电路输出端输出直流电流。
本实施例为保证输入到初级绕组L1和L2中的每一个脉冲电流都可以获得永磁磁通与励磁磁通复合叠加效果，向L1和L2交替通入方波脉冲电流要达到确定幅度，确保每一个方波脉冲电流幅度大于某阈值，即使每一个脉冲电流均能在闭合增效闭合磁回路中产生的励磁磁通密度也大于某阈值，或使所产生的励磁磁通密度等于或大于并联设置于该初级绕组的永磁体组件所形成的静态永磁磁通密度，即满足Φ励1≥Φ永1或Φ励2≥Φ永2的条件，从而在增效闭合磁回路中，在初级绕组电励磁磁通的作用下，使原来静态永磁体磁通改变了永磁磁通的方向，变为动态磁通，并与电励磁通叠加复合，在增效磁回路中，形成了新的闭合磁回路，该叠加复合磁通Φ总，切割绕在叠片铁芯磁回路上的次级绕组，产生复合励磁感应电动势，该复合励磁感应电动势明显高于单纯电励磁感应电动势。当保持输入激励脉冲电流的大小值不变，通过改变输入到初级绕组L1和L2中的脉冲电的频率，就可以获得在不同频率下的次级绕组复合励磁感应电动势。该调压控制方法是通过改变输入初级绕组脉冲电流在单位时间内的脉冲数，来改变和调整该交流永磁增效变压装置的输入和输出功率。
实施例二：
本实施例为另一种叠片铁芯为矩形闭环状的变压器，其结构如附图4和5所示。
本实施例中，矩形闭环叠片铁芯、初级绕组、次级绕组、永磁体组件的结构形式如实施例一，区别仅在于，初级绕组L1和L2串联，初级绕组L1和L2的绕制方式要满足以下条件：当初级绕组L1和L2输入正向脉冲电流时，L1和L2在叠片铁芯整体磁路中所产生的励磁磁通Φ励1和Φ励2是同向叠加的，当初级绕组L1和L2输入反向脉冲电流时，L1和L2在叠加片铁芯整体磁路中所产生的励磁磁通Φ励1和Φ励2也是同向叠加，但励磁磁通的方向是相反的。   当L1和L2均没有通入电流时，此时矩形闭环叠片铁芯整体环路中没有磁通形成，而仅在左侧永磁体组件两磁极之间，经叠片铁芯矩形闭环左侧垂直边框的部分段形成永磁磁通Φ永1，同样，在右侧的永磁体组件两磁极之间，经叠片铁芯矩形闭环右侧垂直边框的部分段形成永磁磁通Φ永2，此刻，永磁磁通Φ永1和Φ永2均不对矩形闭环整体的磁通有贡献，矩形闭环整体磁通Φ总为零，从而次级绕组L两端没有感应电动势输出。
当L1和L2通入正向脉冲电流时，如附图4所示，在矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中形成励磁磁通Φ励1和Φ励2，励磁磁通的方向均为逆时针方向，同时左侧永磁体组件的原来闭合的永磁磁通Φ永1在励磁磁通的推动作用下被打开，汇入到矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中，此时，叠片铁芯整体磁路中的总磁通Φ总=Φ励1+Φ励2+Φ永1，从而在次级绕组L两端感应出相应的正向电动势。此时段，右侧永磁体组件的永磁磁通Φ永2仍然存在。
当L1和L2通入负向脉冲电流时，如附图5所示，在矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中形成励磁磁通Φ励1和Φ励2，励磁磁通的方向为顺时针方向，同时右侧永磁体组件的原来闭合的永磁磁通Φ永2也在励磁磁通的推动作用下被打开，汇入到矩形闭环叠片铁芯的整体磁路中，此时，叠片铁芯整体磁路中的总磁通Φ总=Φ励1+Φ励2+Φ永2，从而在次级绕组L两端感应出相应的反向电动势。此时段，左侧永磁体组件的永磁磁通Φ永1仍然存在。
本实施例将初级绕组L1和L2串联，在不增加变压装置体积、重量前提下，提高了矩形闭环状叠片铁芯整体磁路中励磁磁通的总量，从而使次级绕组L两端的正反向感应电动势得到加强。
本实施例为保证输入到初级绕组L1和L2中的每一个脉冲电流都可以获得永磁磁通与励磁磁通复合叠加效果，向L1和L2通入的正向和负向方波脉冲电流均要达到确定幅度，确保每一个方波脉冲电流幅度大于某阈值，即使每一个脉冲电流均能在闭合增效闭合磁回路中产生的励磁磁通密度也大于某阈值，即满足（Φ励1+Φ励2）≥Φ永1或（Φ励1+Φ励2）≥Φ永2的条件，从而在增效闭合磁回路中，在初级绕组电励磁磁通的作用下，使原来静态永磁体磁通改变了永磁磁通的方向，变为动态磁通，并与电励磁通叠加复合，在增效磁回路中，形成了新的闭合磁回路，该叠加复合磁通Φ总，切割绕在叠片铁芯磁回路上的次级绕组，产生复合励磁感应电动势，该复合励磁感应电动势明显高于单纯地励磁感应电动势。当保持输入激励脉冲电流的大小值不变，通过改变输入到初级绕组L1和L2中的脉冲电的频率，就可以获得在不同频率下的次级绕组复合励磁感应电动势。该调压控制方法是通过改变输入初级绕组脉冲电流在单位时间内的脉冲平均数，来改变和调整该交流永磁增效变压装置的输入和输出功率。
实施例三：
本实施例为一种叠片铁芯为圆形闭环状的变压器，其结构如附图6-12所示。
本实施例叠片铁芯21由若干层厚度为0.003毫米的铁基纳米合金软磁材料层叠制成，且叠片铁芯的叠层面垂直于纸面。如附图6所示，在叠片铁芯正上方和正下方的缺口处，分别设置两个永磁体20、26，上方永磁体20的N磁极与顺时针方向的叠片铁芯紧贴，上方永磁体20的S磁极与逆时针方向的叠片铁芯紧贴，上方永磁体20内侧面与叠片铁芯之间存在气隙27，而下方永磁体26的N磁极与逆时针方向的叠片铁芯紧贴，下方永磁体26的S磁极与顺时针方向的叠片铁芯紧贴，下方永磁体26内侧面与叠片铁芯之间也存在气隙28。初级绕组L1和L2设置于圆形闭环状叠片铁芯21直径线的对称位置，次级绕组La和Lb设置于圆形闭环状叠片铁芯直径线的对称位置，且次级绕组La和Lb串接。
当L1和L2均没有通电时，如附图6、7、8所示，由于上方永磁体20与下方永磁体26是同极性相对，因此，圆形闭环叠片铁芯整体环路中没有磁通形成，而仅在上方永磁体20与叠片铁芯之间形成永磁磁通Φ永3，该永磁磁通Φ永3磁力线方向是从永磁体穿出31、从叠片铁芯进入32，同样，在下方永磁体26与叠片铁芯之间也形成永磁磁通Φ永4，该永磁磁通Φ永4磁力线方向也是从永磁体穿出33、从叠片铁芯进入34，此刻，如附图6、8所示，永磁磁通Φ永3和Φ永4均不对圆形闭环叠片铁芯整体的磁通有贡献，圆形闭环状叠片铁芯整体磁通Φ总为零，从而次级绕组La和Lb两端没有感应电势输出。
当L1通电，L2没有通电，如附图9所示，由于L1电源激励，在圆形闭环状叠片铁芯整体环路中形成励磁磁通Φ励3，该励磁磁通Φ励3磁力线方向是从叠片铁芯上部穿出35，从叠片铁芯下部进入36，同时，上方永磁体的永磁磁通Φ永3也汇入圆形闭环整体磁路中，永磁磁通Φ永3磁力线方向从上方永磁体穿出31，从叠片铁芯下部进入32，此时，在圆形闭环状叠片铁芯整体磁路中的总磁通Φ总=Φ励3+Φ永3，次级绕组La和Lb两端感应出相应的正向电势。此时段，下方永磁体的永磁磁通Φ永4仍然存在，该永磁磁通Φ永4磁力线从下方永磁体穿出33，从下部叠片铁芯进入34，如附图10所示。
当L2通电，L1没有通电，如附图11所示，由于L2电源激励，在圆形闭环整体磁路中形成励磁磁通Φ励4，该励磁磁通Φ励4，磁力线从叠片铁芯下部穿出37，从叠片铁芯上部进入38，同时，下方永磁体的永磁磁通Φ永4也汇入圆形闭环整体磁路中，永磁磁通Φ永4磁力线方向从下方永磁体穿出33，从叠片铁芯上部进入34，此时，在圆形闭环整体磁路中的总磁通Φ总=Φ励4+Φ永4，次级绕组La和Lb两端感应出相应的正向电势。此时段，上方永磁体的永磁磁通Φ永3仍然存在，该永磁磁通Φ永3磁力线方向是从上方永磁体穿出31，从叠片铁芯上部进入32，如附图12所示。
当初级绕组L1和L2交替通电，在次级绕组La和Lb两端即感应出正向和反向电势。次级绕组La和Lb两端也可以接桥式整流滤波电路输入端，再由桥式整流滤波电路输出端输出直流电流。
本实施例为保证输入到初级绕组L1和L2中的每一个脉冲电流都可以获得永磁磁通与励磁磁通复合叠加效果，通过改变输入初级绕组脉冲电流在单位时间内的脉冲数，来改变和调整该交流永磁增效变压装置的输入和输出功率，可采用与实施例一相同的调压控制方法，在此不重复描述。
本实施例中，永磁体被嵌入到叠片铁芯的缺口中，从而使该本实施例变压器的结构紧凑，适用于体积小巧的微型电子变压器。
实施例四：
本实施例为另一种叠片铁芯为圆形闭环状的变压器，其结构类似实施例三（可参见附图6和附图7），区别仅在于初级绕组L1和L2为串联，且初级绕组L1和L2的绕制方式满足以下条件：当初级绕组L1和L2输入正向脉冲电流时，圆形闭环状叠片铁芯整体磁路中所产生的励磁磁通Φ励3和Φ励4是同向叠加的，如顺时针方向，当初级绕组L1和L2输入反向脉冲电流时，圆形环状叠片铁芯整体磁路中所产生的励磁磁通Φ励3和Φ励4也是同向叠加，但励磁磁通的方向要改变成逆时针方向。
本实施例中，永磁磁通与励磁磁通的复合机制和过程；限制或阻止励磁磁通进入永磁体永磁磁回路中的方法；以及复合磁通对次级绕组的增益效果均类似于实施例二描述，在此不重复。
本实施例为保证输入到初级绕组L1和L2中的每一个脉冲电流都可以获得永磁磁通与励磁磁通复合叠加效果，通过改变输入初级绕组脉冲电流在单位时间内的脉冲数，来改变和调整该交流永磁增效变压装置的输入和输出功率，可采用与实施例二相同的调压控制方法，在此不重复描述。

Claims (10)

1.一种交流永磁增益变压装置，其构成包括有矩形闭环状叠片铁芯、初级绕组和次级绕组，其特征在于：其构成中还包括有永磁体组件，所述初级绕组分为L1和L2两组，L1和L2分别绕于矩形闭环状叠片铁芯的两个垂直边框***，所述次级绕组为L，L绕于矩形闭环状叠片铁芯水平边框***，所述永磁体组件有两个，一个永磁体组件的磁极S和磁极N分别跨过初级绕组L1，其磁极S与初级绕组L1上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，其磁极N与初级绕组L1下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，同样，另一个永磁体组件的磁极S和磁极N分别跨过初级绕组L2，其磁极S与初级绕组L2上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，其磁极N与初级绕组L2下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，即两个永磁体组件磁场方向与其并联设置的绕组在电激励时的磁场方向相同，而两个永磁体组件与各自并联设置的绕组电激励时所产生的叠加磁场方向，在同一个闭环状磁回路中的方向却相反。
2.根据权利要求1所述的交流永磁增益变压装置，其特征在于：所述永磁体组件由两个永磁体和一个导磁体构成，该导磁体的上端连接一个永磁体磁极N，该磁体的下端连接另一个永磁体磁极S，一个永磁体组件跨过初级绕组L1，该永磁体组件上端磁极S与初级绕组L1上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，该永磁体组件下端磁极N与初级绕组L1下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，另一个永磁体组件跨过初级绕组L2，该永磁体组件上端磁极S与初级绕组L2上方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接，该永磁体组件下端磁极N与初级绕组L2下方的矩形闭环状叠片铁芯垂直边框连接。
3.根据权利要求1或2所述的交流永磁增益变压装置，
其特征在于：所述初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2轮流交替输入单向脉冲电流，初级绕组L1的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与跨过初级绕组L1的永磁体组件所产生的磁场方向相同，初级绕组L2的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与跨过初级绕组L2的永磁体组件所产生的磁场方向相同；
或者，所述初级绕组L1和L2串联，初级绕组L1和L2的绕制方式会使得在同一个闭合磁回路中，当初级绕组L1和L2输入正向脉冲电流时，初级绕组L1和L2所产生的电励磁磁场方向一致，当初级绕组L1和L2输入反向脉冲电流时，初级绕组L1和L2所产生的电励磁磁场方向仍一致，但在闭合磁回路中这两个反向脉冲电流所产生的磁场方向相反。
4.根据权利要求1或2所述的交流永磁增益变压装置，
其特征在于：所述矩形闭环状叠片铁芯的叠层面平行于纸面，永磁体组件的磁极S和磁极N紧贴于矩形闭环状叠片铁芯叠层断面；
或者，所述矩形闭环状叠片铁芯的叠层面垂直于纸面，永磁体组件的磁极S和磁极N紧贴于矩形闭环状叠片铁芯叠层断面。
5.根据权利要求4所述的交流永磁增益变压装置，其特征在于：所述矩形闭环状叠片铁芯采用片状铁基纳米合金软磁材料层叠制成。
6.一种交流永磁增益变压装置，其构成包括有圆形闭环状叠片铁芯、初级绕组和次级绕组，其特征在于：其构成中还包括有永磁体，所述圆形闭环状叠片铁芯直径线对角位置处分别开有缺口，两个永磁体分别嵌入在两个缺口中，一个永磁体磁极N沿顺时针方向紧贴于叠片铁芯，其磁极S沿逆时针方向紧贴于叠片铁芯，另一个永磁体磁极N沿逆时针方向紧贴于叠片铁芯，其磁极S沿顺时针方向紧贴于叠片铁芯，两个永磁体侧面与叠片铁芯之间存在气隙，所述初级绕组分为L1和L2两组，L1和L2分别绕于圆形闭环状叠片铁芯边框的对角位置，所述次级绕组为L分为两个绕组La和Lb，绕组La和绕组Lb分别绕于圆形闭环叠片铁芯边框对角位置，且位于初级绕组L1和L2之间，次级绕组La和Lb串联或并联后输出。
7.根据权利要求6所述的交流永磁增益变压装置，
其特征在于：所述初级绕组L1和L2相互独立，初级绕组L1和L2轮流交替输入单向脉冲电流，初级绕组L1的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与其最接近的一个永磁体的磁场方向相同，初级绕组L2的绕制方式会使得其通入电流时所产生电励磁磁场方向与其最接近的另一个永磁体的磁场方向相同，即在圆形闭环状磁回路中，L1、L2的电励磁磁场方向相反，两个永磁体组件在环状磁路中的的磁场方向也相反；
或者，所述初级绕组L1和L2串联，初级绕组L1和L2的绕制方式会使得，当初级绕组L1和L2输入正向脉冲电流时，圆形闭环状叠片铁芯内形成由L1和L2电激励励磁磁通的叠加，励磁磁通方向为正向，当初级绕组L1和L2输入反向脉冲电流时，圆形环状叠片铁芯内形成由L1和L2电激励励磁磁通的叠加，励磁磁通方向为反向。
8.根据权利要求6所述的交流永磁增益变压装置，
其特征在于：所述圆形闭环状叠片铁芯的叠层面垂直于纸面，永磁体磁极N和磁极S紧贴于圆形闭环状叠片铁芯叠层断面；
或者，所述圆形闭环状叠片铁芯的叠层面垂直于纸面，永磁体磁极N和磁极S紧贴于圆形闭环状叠片铁芯叠层断面。
9.根据权利要求8所述的交流永磁增益变压装置，其特征在于：所述圆形闭环状叠片铁芯采用片状铁基纳米合金软磁材料层叠缠绕制成。
10.一种交流永磁增益变压装置的调压控制方法，其特征在于：该调压控制方法是在保证输入到初级绕组中的每一个脉冲电流幅值都可以获得永磁磁通与励磁磁通复合叠加效果的前提下，改变输入初级绕组脉冲电流在单位时间内的脉冲数，从而改变和调整该交流永磁增益变压装置的输入和输出功率，该调压控制方法的具体控制机理如下：在由永磁体、叠片铁芯、初级绕组、次级绕组共同组成的一个参数匹配的增效闭合磁回路中，以方波或近似方波的正负交变脉冲电流激励初级绕组，确保每一个方波或近似方波的脉冲电流幅值大于某阈值，即使每一个脉冲电流幅值均能在闭合增效闭合磁回路中产生的励磁磁通密度也大于某阈值，或使所产生的励磁磁通密度等于或大于并联设置于该初级绕组的永磁体组件所形成的静态永磁磁通密度，从而在增效闭合磁回路中，在初级绕组电励磁磁通的作用下，使原来静态永磁体磁通改变了磁通的方向，变为动态磁通，并与电励磁通叠加复合，在增效磁回路中，形成了新的闭合磁回路，该叠加复合磁通，切割绕在叠片铁芯磁回路上的次级绕组，产生复合励磁感应电动势，该复合励磁感应电动势明显高于单纯电励磁感应电动势，当保持输入激励脉冲电流的大小值不变而改变正负交变电流脉冲的频率，这样就可以获得在不同频率下的次级绕组复合励磁感应电动势。
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