Povzetek patenta zaUS11430597B2: Magnetno jedro induktorja in induktor uporabljata isto
Ta ameriški patent je ameriški dvojnik prejšnjega povzetka kitajskega patenta CN110770860B, ki opisuje zasnovo jedra reaktorja iz istega hibridnega-materiala.
I. Abstraktno in tehnično področje
Izum zagotavlja magnetno jedro induktorja in induktor za reševanje težav, kot so nezadostna izkoriščenost prostora, velika velikost jarma in tveganje zgodnje nasičenosti pri običajnih induktorjih jedra s kovinskim prahom.
Ključna struktura: Magnetno jedro, sestavljeno iz različnih materialov za optimizacijo delovanja in velikosti:
Srednji stolpec: ima višjo gostoto magnetnega pretoka nasičenja (B1) kot jaremi.
Zgornji in spodnji jarem: imata nižjo gostoto magnetnega pretoka nasičenja (B2) kot srednji stolpec.
Visoko magnetno{0}}prepustni stranski stebri: Vsaj dva stranska stebra se uporabita za dokončanje magnetnega kroga.
Prednost: Zasnova izboljša izkoristek jarma, doseže bolj kompaktno strukturo in poenostavi proizvodnjo.
II. Opis in konfiguracija
A. Ozadje
Tradicionalni induktorji s kovinskim praškastim jedrom, ki se uporabljajo v visoko-frekvenčnih aplikacijah, kot so fotonapetostni inverterji in električna vozila, bodisi uporabljajo obročasto induktorsko strukturo (težko za množično proizvodnjo) ali zlagajo kovinska praškasta jedra v kvadratno obliko (slog jedra E-). Slednje trpi zaradi slabe izkoriščenosti prostora in obstaja nevarnost prezgodnje nasičenosti materiala jarma.
B. Rešitev in konfiguracija
Izum uporablja materialno in strukturno hibridno zasnovo:
Osnovne komponente:
Srednji stolpec (1): Material z visoko nasičeno gostoto pretoka, npr. jedro iz kovinskega prahu (kot je Sendust ali FeSiAl). Tukaj je navita tuljava (5). Na srednjem stolpcu je lahko izbirna zračna reža.
Zgornji jarem (2) in spodnji jarem (3): material z nižjo gostoto pretoka nasičenja, npr. ferit.
Visoko magnetno{0}}prepustni stranski stebri (4): Vsaj dva stranska stebra sta razporejena v intervalu med jarmoma in povezujeta njuna zunanja robova. Ti stebri pomagajo razpršiti magnetni tok z ustvarjanjem več poti in so izdelani iz materiala z magnetno prepustnostjo, ki ni nižja od 200, kot je ferit ali amorfni material.
Strukturna integracija za preprečevanje nasičenosti:
Oba konca srednjega stebra (1) sta vstavljena v (ali prebodena skozi) zgornji jarem (2) in spodnji jarem (3).
Ključni pogoj globine vstavljanja (zahtevek 1): Razmerje med globino vstavljanja (d) in debelino jarma (D), Dd, mora biti višje od ali enako B1B1−B2, da se prepreči prezgodnja nasičenost materiala feritnega jarma z manjšo nasičenostjo.
Sklop induktorja:
Induktor vključuje tuljavo (5), navito na srednji stolpec (1).
Zgornji in spodnji konec tuljave imata lahko izolacijske končne obroče za izolacijo tuljave od elementov jedra.
Celoten sestav jedra se lahko zapre v ohišje, ki je napolnjeno z lepilom za integracijo.
C. Prednosti
Izboljšana izraba jarma: uporaba jedra z visoko-nasičenostjo (srednji stolpec) in globina njegovega vstavljanja v jarme z nižjo-nasičenostjo preprečuje zgodnjo nasičenost jarmov, kar učinkovito izkorišča prostor jedra.
Kompaktna zgradba: Vsaj dva visoko{0}}prepustna stranska stebra porazdelita magnetni tok, kar omogoča zmanjšanje debeline jarma, zaradi česar je naprava bolj kompaktna.
Poenostavljena proizvodnja: Strukturirana zasnova omogoča enostavnejšo proizvodnjo v primerjavi z drugimi hibridnimi ali obročastimi zasnovami.
III. Glavne trditve
1. zahtevek (neodvisni zahtevek): Magnetno jedro induktorja, ki obsega zgornji jarem, spodnji jarem, srednji steber in vsaj dva magnetno -prepustna stranska stebra, značilno po tem, da:
Srednji steber je nameščen med srednjima deloma jarmov.
Na srednjem stebru je navita tuljava in gostota magnetnega pretoka nasičenja srednjega stebra (B1) je višja od gostote magnetnega pretoka nasičenja vsakega jarma (B2).
Stranski stebri so nameščeni med jarmi in povezujejo njihove zunanje robove.
Bistveno: dva konca srednjega stebra sta vstavljena v jarme in razmerje globine vstavljanja Dd je višje ali enako B1B1−B2 (kjer je d globina vstavljanja in D debelina jarma).
Zahtevek 2: Jedro po zahtevku 1, pri čemer oba konca srednjega stebra prodreta skozi zgornji jarem in spodnji jarem.
Zahtevek 3: Jedro po zahtevku 1, pri čemer magnetna prepustnost vsakega stranskega stebra ni nižja od 200.
6. Zahtevek: Jedro po zahtevku 1, pri čemer je material srednjega stolpca jedro iz kovinskega prahu in so materiali jarma feritni.
Zahtevek 12: Induktor, ki uporablja magnetno jedro induktorja po katerem koli prejšnjem zahtevku, s tuljavo, navito na srednji stolpec.
