Sažetak patenta zaUS11430597B2: Magnetna jezgra induktora i induktor koriste isto
Ovaj američki patent je američki pandan prethodno sažetom kineskom patentu CN110770860B, koji opisuje dizajn jezgra reaktora od istog hibridnog-materijala.
I. Apstraktno i tehničko polje
Pronalazak obezbeđuje magnetno jezgro induktora i induktor za rešavanje problema kao što su nedovoljna iskorišćenost prostora, velika veličina jarma i rizik od ranog zasićenja kod konvencionalnih induktora sa jezgrom od metalnog praha.
Ključna struktura: magnetno jezgro sastavljeno od različitih materijala za optimizaciju performansi i veličine:
Srednja kolona: Ima veću gustoću magnetnog fluksa zasićenja (B1) od jarmova.
Gornji i donji jarmovi: imaju nižu gustoću magnetnog fluksa zasićenja (B2) od srednjeg stupca.
Visoko magnetno{0}}propustljive bočne kolone: Najmanje dvije bočne kolone se koriste za kompletiranje magnetnog kola.
Prednost: Dizajn poboljšava korištenje jarma, postiže kompaktniju strukturu i pojednostavljuje proizvodnju.
II. Opis i konfiguracija
A. Pozadina
Tradicionalni induktori sa jezgrom od metalnog praha, koji se koriste u visokofrekventnim aplikacijama kao što su fotonaponski inverteri i električna vozila, ili koriste strukturu prstenastog induktora (teško za masovnu proizvodnju) ili slažu jezgra od metalnog praha u obliku kvadrata (E-stil jezgra). Potonji pati od lošeg iskorišćenja prostora i postoji rizik od preranog zasićenja materijala jarma.
B. Rješenje i konfiguracija
Izum koristi hibridni dizajn materijala i konstrukcije:
Osnovne komponente:
Srednja kolona (1): Materijal velike gustine protoka zasićenja, npr. jezgro metalnog praha (kao Sendust ili FeSiAl). Ovdje je namotana zavojnica (5). Opcioni vazdušni raspor se može obezbediti na srednjem stubu.
Gornji jaram (2) i donji jaram (3): materijal sa nižom gustinom protoka zasićenja, npr. ferit.
Visoko magnetno{0}}propustljive bočne stubove (4): Najmanje dva bočna stuba su raspoređena u razmaku između jarmova, povezujući njihove vanjske ivice. Ovi stupovi pomažu u raspršivanju magnetskog fluksa stvaranjem više puta i napravljeni su od materijala s magnetskom permeabilnošću ne manjom od 200, kao što je ferit ili amorfni materijal.
Strukturna integracija za sprječavanje zasićenja:
Dva kraja srednjeg stupa (1) umetnuta su u (ili prodiru kroz) gornji jaram (2) i donji jaram (3).
Ključni uvjet dubine umetanja (1. zahtjev): Omjer dubine umetanja (d) i debljine jarma (D), Dd, mora biti veći ili jednak B1B1−B2 kako bi se spriječilo da se materijal feritnog jarma manjeg zasićenja prerano zasiti.
Sklop induktora:
Induktor uključuje zavojnicu (5) namotanu na srednji stup (1).
Gornji i donji krajevi zavojnice mogu imati izolacijske krajnje prstenove za izolaciju zavojnice od elemenata jezgre.
Cijeli sklop jezgre može biti zatvoren u kućište koje je napunjeno ljepilom za integraciju.
C. Prednosti
Poboljšana upotreba jarma: Upotreba jezgra sa visokim-zasićenjem (srednja kolona) i dubina njegovog umetanja u niže-jarme zasićenja sprečavaju da se jarmi rano zasićuju, efikasno koristeći prostor jezgre.
Kompaktna struktura: Najmanje dva bočna stuba visoke-propustljivosti distribuiraju magnetni tok, omogućavajući smanjenje debljine jarma, što rezultira kompaktnijim uređajem.
Pojednostavljena proizvodnja: Strukturirani dizajn omogućava jednostavniju proizvodnju u poređenju sa drugim hibridnim ili prstenastim dizajnom.
III. Glavna potraživanja
1. zahtjev (Nezavisna tvrdnja): Magnetsko jezgro induktora, koje se sastoji od gornjeg jarma, donjeg jarma, srednjeg stupa i najmanje dva magnetno{1}}propustljiva bočna stuba, naznačeno time da:
Srednji stup je smješten između srednjih dijelova jarmova.
Zavojnica je namotana na srednji stup, a gustina magnetnog fluksa zasićenja srednjeg stupa (B1) je veća od gustine magnetnog fluksa zasićenja svakog jarma (B2).
Bočni stupovi su raspoređeni između jarmova, povezujući njihove vanjske ivice.
Ključno: dva kraja srednjeg stupca su umetnuta u jarmove, a omjer dubine umetanja Dd je veći ili jednak B1B1−B2 (gdje je d dubina umetanja, a D debljina jarma).
2. Zahtjev: Jezgro prema zahtjevu 1, naznačeno time što dva kraja srednjeg stupa prodiru kroz gornji i donji jaram.
3. Zahtjev: Jezgro prema zahtjevu 1, naznačeno time da magnetna permeabilnost svake bočne kolone nije niža od 200.
6. Zahtjev: Jezgro prema zahtjevu 1, naznačeno time što je materijal srednjeg stupa jezgro od metalnog praha, a materijali jarma su ferit.
12. zahtjev: Induktor koji koristi magnetno jezgro induktora prema bilo kojem prethodnom zahtjevu, sa zavojnicom namotanom na srednjem stupcu.
