增材制造高壓電源磁集成技術(shù)研究

增材制造設(shè)備對(duì)高壓電源的功率密度要求日益提升，傳統(tǒng)分立磁元件（如輸入電感、諧振電感、高壓變壓器）存在體積大、耦合性差、損耗高的問(wèn)題，占電源整體體積的 40% 以上，制約了電源的小型化發(fā)展。磁集成技術(shù)通過(guò)將多個(gè)磁元件整合到同一磁芯中，實(shí)現(xiàn)磁路共享，可有效減小體積、降低損耗，但其在增材制造高壓電源中的應(yīng)用需突破集成拓?fù)湓O(shè)計(jì)與磁路優(yōu)化兩大難點(diǎn)。
在集成拓?fù)湓O(shè)計(jì)上，針對(duì)增材制造高壓電源的 LLC 諧振拓?fù)洌岢?“電感 - 變壓器” 一體化集成方案：將 LLC 諧振電感與高壓變壓器的原邊繞組繞制在同一罐型磁芯上，利用變壓器原邊漏感作為部分諧振電感，減少分立電感的使用。通過(guò)磁路仿真分析，優(yōu)化繞組繞制方式，采用原邊繞組居中、副邊繞組對(duì)稱(chēng)分布的結(jié)構(gòu)，使漏感值穩(wěn)定在諧振電感需求的 30%-50%，同時(shí)保證變壓器的耦合系數(shù)達(dá) 0.98 以上。
在磁芯材料選擇上，采用高頻低損耗的鐵氧體材料（如 PC44），適配電源 50kHz-100kHz 的工作頻率，降低磁芯損耗。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，采用磁集成技術(shù)的 15kV/6kW 增材制造高壓電源，磁元件體積減小 45%，總損耗降低 20%，電源功率密度從 5W/cm³ 提升至 8W/cm³，可滿足增材制造設(shè)備緊湊化安裝的需求，同時(shí)輸出電壓穩(wěn)定度保持在 ±0.5%，不影響增材加工精度。