Prehľad patentov preCN110770860B: Jadro reaktora a jeho reaktor
I. Abstrakt a technická oblasť
Vynález poskytuje magnetické jadro reaktora a reaktor, ktoré sú navrhnuté tak, aby zlepšili mieru využitia železného jarma, dosiahli kompaktnú štruktúru a zjednodušili výrobu, najmä pre vysokofrekvenčné aplikácie, ako sú fotovoltaické invertory a zosilňovacie obvody elektrických vozidiel.
Kľúčová štruktúra: Dizajn hybridného magnetického jadra využívajúci materiály s rôznymi hustotami saturačného toku a priepustnosťou.
Stredový stĺpik (1): Materiál s vysokou saturáciou magnetického toku (napr. jadro z kovového prášku ako Sendust alebo železo-silikónový hliník).
Horný strmeň (2) a spodný strmeň (3): Materiál s nižšou saturáciou magnetického toku (napr. ferit).
Bočné stĺpiky s vysokou{0}}permeabilitou (4): Najmenej dva bočné stĺpiky s vysokou priepustnosťou (napr. feritový alebo amorfný materiál s priepustnosťou väčšou alebo rovnou 200).
Usporiadanie:
Stredový stĺpik (1) je usporiadaný medzi strednými oblasťami horného a spodného strmeňa (2, 3), pričom okolo neho je navinutá cievka (5).
Vysoko{0}}permeabilné bočné stĺpiky (4) sú usporiadané v intervaloch medzi vonkajšími okrajmi horných a spodných strmeňov (2, 3).
Výhoda: Dizajn materiálu a viaccestná štruktúra magnetického obvodu zabraňujú predčasnému nasýteniu strmeňa, efektívne využívajú priestor strmeňa, rozptyľujú magnetický tok a umožňujú zmenšiť hrúbku strmeňa.
II. Doterajší stav techniky a opis vynálezu
A. Technické problémy podľa doterajšieho stavu techniky
Konvenčné vysokofrekvenčné reaktory{0}}, ktoré často nahrádzajú tradičné reaktory z kremíkovej ocele, čelia niekoľkým výzvam:
Prstencové reaktory: Náročné navíjanie a náročné na-výrobu vo veľkom meradle.
Stacked Metal Powder Core Reactors (E-core style): Aj keď sú riešenia podľa doterajšieho stavu techniky lepšie ako prstencové, stále majú svoje obmedzenia:
Balík magnetickej živice: Nízka permeabilita magnetickej živice obmedzuje zlepšenie miery využitia strmeňa.
Dizajn hybridných materiálov: Hoci sú kompaktné a efektívne, často majú výrobné problémy, najmä pri väčších rozmeroch.
Feritové jadro dosky/hybridný magnetický obvod: Je ťažké urobiť tenké jadro feritovej dosky a nesie so sebou riziko skorého nasýtenia feritového materiálu.
B. Riešenie a konfigurácia
Vynález rieši problémy doterajšieho stavu techniky použitím hybridnej štruktúry jadra a výberu materiálu na riadenie distribúcie a saturácie magnetického toku.
Podrobná konfigurácia:
Výber základného materiálu:
Materiál stredového stĺpika (1) je zvolený tak, aby mal saturačný magnetický tok (B1) väčší ako materiál horného strmeňa (2) a spodného strmeňa (3) (B2).
Výhodné materiály: Stredový stĺpik: jadro z kovového prášku (Sendust alebo železo-silikónový hliník); Jarmá: Ferit.
Vysoko{0}}permeabilné bočné stĺpiky (4) majú priepustnosť väčšiu alebo rovnú 200 a sú prednostne vyrobené z feritu alebo amorfného materiálu.
Konštrukcia a montáž:
Stredový stĺpik (1) má cievku (5) navinutú na vonkajšej strane. Na stredovom stĺpiku (1) môže byť vytvorená vzduchová medzera.
Pripojenie strmeňa: Stredový stĺpik (1) možno zasunúť do horného a spodného strmeňa alebo do nich dokonca preniknúť.
Požiadavka na hĺbku zasunutia: Ak sa vloží, pomer hĺbky zasunutia (D) k hrúbke strmeňa (D′), D′D, je stanovený tak, aby bol väčší alebo rovný B1B1−B2, aby sa zabránilo predčasnému nasýteniu feritového materiálu strmeňa.
Bočné stĺpiky: Najmenej dva bočné stĺpiky s vysokou{0}}priepustnosťou (4) sú umiestnené medzi vonkajšími okrajmi strmeňov, pokiaľ možno symetricky rozmiestnené okolo stredového stĺpika. Tieto bočné stĺpiky vytvárajú viacero slučiek magnetického toku na efektívne rozptýlenie magnetického toku.
Zostava reaktora: Kompletný reaktor obsahuje cievku (5) navinutú mimo stredového stĺpika (1).
Izolácia: Izolačné koncové krúžky sa nachádzajú v hornej a spodnej časti cievky, aby ju izolovali od stredového stĺpika a strmeňov.
Voliteľné puzdro: Puzdro môže byť umiestnené mimo jadra, ktoré môže byť naplnené lepidlom na integrálne spojenie všetkých častí.
C. Priaznivé účinky
Vylepšené využitie strmeňa: Použitie materiálu s vysokou saturáciou pre stredový stĺpik a vloženie do strmeňov zabraňuje skorému nasýteniu strmeňa feritu, čo umožňuje efektívne využitie priestoru strmeňa.
Kompaktná štruktúra a jednoduchá výroba: Použitie aspoň dvoch vysoko{0}}permeabilných bočných stĺpikov vytvára viacero slučiek magnetického toku, ktoré rozptyľujú magnetický tok. To umožňuje zmenšiť hrúbku jarmovej časti, čo vedie ku kompaktnej a ľahko vyrobiteľnej konštrukcii.
Zabraňuje skorému nasýteniu: Konštrukcia hĺbky vloženia zaisťuje, že materiál strmeňa je chránený pred predčasným nasýtením.
III. Hlavné tvrdenia
Nárok 1: Magnetické jadro reaktora obsahujúce stredový stĺpik (1), horný strmeň (2), spodný strmeň (3) a aspoň dva bočné stĺpiky (4) s vysokou -permeabilitou, vyznačujúce sa tým, že:
Stredový stĺpik (1) je usporiadaný medzi strednou oblasťou horného strmeňa (2) a strednou oblasťou spodného strmeňa (3).
Hustota saturačného magnetického toku stredového stĺpika (1) je väčšia ako hustota horného strmeňa (2) a spodného strmeňa (3).
Bočné stĺpiky (4) s vysokou priepustnosťou sú usporiadané medzi horným strmeňom (2) a spodným strmeňom (3) v intervaloch, pričom ich dva konce sú spojené s vonkajšími okrajmi horného strmeňa (2) a dolného strmeňa (3).
Nárok 2: Magnetické jadro reaktora podľa nároku 1, kde oba konce stredového stĺpika (1) sú vložené do horného strmeňa (2) a dolného strmeňa (3) a pomer hĺbky vloženia D každého konca k hrúbke strmeňa D', D'D, spĺňa podmienku: D'D'D, kde B1 je väčšie alebo rovné hustota saturačného magnetického toku stredného stĺpika (1) a B2 je hustota saturačného magnetického toku horného strmeňa (2) a spodného strmeňa (3).
Nárok 6: Magnetické jadro reaktora podľa nároku 1, kde stredový stĺpik (1) je vyrobený z jadra z kovového prášku a horný strmeň (2) a spodný strmeň (3) sú vyrobené z feritu.
Nárok 9: Reaktor obsahujúci cievku (5) a magnetické jadro reaktora podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, pričom cievka (5) je navinutá mimo stredový stĺpik (1).
