Prehľad patentov preUS11430597B2: Magnetické jadro induktora a induktor používajúce to isté
Tento americký patent je americkým náprotivkom skôr zhrnutého čínskeho patentu CN110770860B, ktorý popisuje konštrukciu jadra reaktora z rovnakého-materiálu.
I. Abstrakt a technická oblasť
Vynález poskytuje magnetické jadro induktora a induktor na riešenie problémov, ako je nedostatočné využitie priestoru, veľká veľkosť strmeňa a riziko skorého nasýtenia v konvenčných induktoroch s kovovým práškovým jadrom.
Kľúčová štruktúra: Magnetické jadro zložené z rôznych materiálov na optimalizáciu výkonu a veľkosti:
Stredný stĺpec: Má vyššiu hustotu saturačného magnetického toku (B1) ako strmene.
Horné a spodné strmene: Majú nižšiu hustotu saturačného magnetického toku (B2) ako stredný stĺpik.
Vysoko magneticky{0}}permeabilné bočné stĺpiky: Na dokončenie magnetického obvodu sa používajú aspoň dva bočné stĺpiky.
Výhoda: Konštrukcia zlepšuje využitie strmeňa, dosahuje kompaktnejšiu štruktúru a zjednodušuje výrobu.
II. Popis a konfigurácia
A. Pozadie
Tradičné tlmivky s kovovým práškovým jadrom, ktoré sa používajú vo vysoko{0}}frekvenčných aplikáciách, ako sú fotovoltaické invertory a elektrické vozidlá, používajú buď kruhovú štruktúru tlmivky (náročné na sériovú výrobu), alebo blokové jadrá z kovového prášku naskladajú do štvorcového tvaru (štýl jadra E{1}}). Posledne menované trpí zlým využitím priestoru a hrozí predčasne nasýtenie materiálu strmeňa.
B. Riešenie a konfigurácia
Vynález využíva materiálový a konštrukčný hybridný dizajn:
Základné komponenty:
Stredný stĺpec (1): Materiál s vysokou hustotou toku nasýtenia, napr. jadro z kovového prášku (ako Sendust alebo FeSiAl). Tu je navinutá cievka (5). Na strednom stĺpe môže byť voliteľná vzduchová medzera.
Horný strmeň (2) a spodný strmeň (3): Materiál s nižšou hustotou toku nasýtenia, napr. ferit.
Vysoko magneticky{0}}permeabilné bočné stĺpiky (4): Najmenej dva bočné stĺpiky sú usporiadané v intervale medzi strmeňmi a spájajú ich vonkajšie okraje. Tieto stĺpce pomáhajú rozptýliť magnetický tok vytváraním viacerých dráh a sú vyrobené z materiálu s magnetickou permeabilitou nie nižšou ako 200, ako je ferit alebo amorfný materiál.
Štrukturálna integrácia na zabránenie nasýtenia:
Dva konce stredného stĺpika (1) sú vložené do horného strmeňa (2) a spodného strmeňa (3) (alebo ním prechádzajú).
Rozhodujúca podmienka hĺbky zasunutia (nárok 1): Pomer hĺbky zasunutia (d) k hrúbke strmeňa (D), Dd, musí byť vyšší alebo rovný B1B1−B2, aby sa zabránilo predčasnému nasýteniu feritového strmeňa s nižšou saturáciou.
Zostava induktora:
Induktor obsahuje cievku (5) navinutú na strednom stĺpe (1).
Horné a spodné konce cievky môžu mať izolačné koncové krúžky na izoláciu cievky od prvkov jadra.
Celá zostava jadra môže byť uzavretá v puzdre, ktoré je vyplnené lepidlom na integráciu.
C. Výhody
Vylepšené využitie strmeňa: Použitie jadra s vysokou{0}}sýtosťou (stredný stĺpec) a hĺbka jeho vloženia do strmeňov s nižšou saturáciou zabraňujú skorému nasýteniu strmeňov, čím sa efektívne využíva priestor jadra.
Kompaktná štruktúra: Najmenej dva bočné stĺpiky s vysokou{0}}permeabilitou rozdeľujú magnetický tok, čo umožňuje zmenšiť hrúbku strmeňa, čo vedie k kompaktnejšiemu zariadeniu.
Zjednodušená výroba: Štruktúrovaný dizajn umožňuje jednoduchšiu výrobu v porovnaní s inými hybridnými alebo prstencovými dizajnmi.
III. Hlavné tvrdenia
1. Nárok (Nezávislý nárok): Magnetické jadro induktora obsahujúce horný strmeň, spodný strmeň, stredný stĺpik a aspoň dva magneticky -priepustné bočné stĺpy, vyznačujúce sa tým, že:
Stredný stĺpik je umiestnený medzi strednými časťami strmeňov.
Cievka je navinutá na strednom stĺpe a hustota saturačného magnetického toku stredného stĺpca (B1) je vyššia ako hustota saturačného magnetického toku každého strmeňa (B2).
Bočné stĺpiky sú umiestnené medzi strmeňmi a spájajú ich vonkajšie okraje.
Rozhodujúce: Dva konce stredného stĺpika sú vložené do strmeňov a pomer hĺbky vloženia Dd je vyšší alebo rovný B1B1−B2 (kde d je hĺbka vloženia a D je hrúbka strmeňa).
Nárok 2: Jadro podľa nároku 1, kde dva konce stredného stĺpika prenikajú cez horný strmeň a spodný strmeň.
Nárok 3: Jadro podľa nároku 1, kde magnetická permeabilita každého bočného stĺpca nie je nižšia ako 200.
Nárok 6: Jadro podľa nároku 1, kde materiál stredného stĺpika je jadro z kovového prášku a materiály strmeňa sú ferit.
Nárok 12: Induktor využívajúci magnetické jadro induktora podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov s cievkou navinutou na strednom stĺpe.
