Краткое изложение патентов наUS11430597B2: Магнитный сердечник индуктора и индуктор, использующий один и тот же
Этот патент США является американским аналогом ранее обобщенного китайского патента CN110770860B, описывающего ту же конструкцию активной зоны реактора из гибридного-материала.
I. Абстрактно-техническая область
Изобретение обеспечивает магнитный сердечник индуктора и индуктор для решения таких проблем, как недостаточное использование пространства, большой размер ярма и риск раннего насыщения в обычных индукторах с сердечником из металлического порошка.
Ключевая структура: Магнитный сердечник, состоящий из различных материалов для оптимизации производительности и размера:
Средняя колонна: имеет более высокую плотность магнитного потока насыщения (B1), чем ярмо.
Верхнее и нижнее ярмо: имеют более низкую плотность магнитного потока насыщения (B2), чем средняя колонна.
Боковые колонны с высокой магнитной-проницаемостью. Для замыкания магнитной цепи используются как минимум две боковые колонны.
Преимущество: конструкция улучшает использование ярма, обеспечивает более компактную конструкцию и упрощает производство.
II. Описание и конфигурация
А. Предыстория
Традиционные индукторы с металлическим порошковым сердечником, которые используются в высокочастотных устройствах, таких как фотоэлектрические инверторы и электромобили, либо используют кольцевую структуру индуктора (сложно для массового производства), либо укладывают блочные сердечники из металлического порошка в квадратную форму (стиль E-сердечника). Последний страдает от плохого использования пространства и имеет риск преждевременного насыщения материала ярма.
Б. Решение и конфигурация
В изобретении используется материало-конструкционная гибридная конструкция:
Основные компоненты:
Средний столбец (1): материал с высокой плотностью потока насыщения, например, сердечник из металлического порошка (например, Sendust или FeSiAl). Здесь наматывается катушка (5). На средней колонне может быть предусмотрен дополнительный воздушный зазор.
Верхнее ярмо (2) и нижнее ярмо (3): материал с более низкой плотностью потока насыщения, например, феррит.
Боковые колонны с высокой -проницаемостью (4). По крайней мере, две боковые колонны расположены с интервалом между ярмами, соединяя их внешние края. Эти колонны помогают рассеивать магнитный поток за счет создания нескольких путей и изготовлены из материала с магнитной проницаемостью не ниже 200, например феррита или аморфного материала.
Структурная интеграция для предотвращения насыщения:
Два конца средней стойки (1) вставляются в верхнюю траверсу (2) и нижнюю траверсу (3) или проходят сквозь них.
Важнейшее условие глубины вставки (пункт 1): Отношение глубины вставки (d) к толщине ярма (D), Dd, должно быть больше или равно B1B1−B2, чтобы предотвратить преждевременное насыщение материала ферритового ярма с более низкой насыщенностью.
Сборка индуктора:
Индуктор включает катушку (5), намотанную на среднюю колонну (1).
Верхний и нижний концы катушки могут иметь изолирующие концевые кольца для изоляции катушки от сердечников.
Вся сборка сердечника может быть заключена в корпус, заполненный клеем для интеграции.
С. Преимущества
Улучшенное использование ярма: использование ядра с высоким-насыщением (средний столбец) и глубина его вставки в нижние-ярма насыщения предотвращают раннее насыщение ярма, эффективно используя пространство ядра.
Компактная конструкция. Как минимум две боковые колонки с высокой-проницаемостью распределяют магнитный поток, что позволяет уменьшить толщину ярма и сделать устройство более компактным.
Упрощенное производство. Структурированная конструкция упрощает производство по сравнению с другими гибридными или кольцевыми конструкциями.
III. Основные претензии
Пункт 1 (независимый пункт): Магнитный сердечник индуктора, содержащий верхнее ярмо, нижнее ярмо, среднюю колонну и по меньшей мере две магнито-проницаемые боковые колонны, отличающийся тем, что:
Средний столбик расположен между средними частями кокеток.
На средний столбец намотана катушка, и плотность магнитного потока насыщения среднего столбца (В1) выше, чем плотность магнитного потока насыщения каждого ярма (В2).
Боковые стойки располагаются между ярмами, соединяя их внешние края.
Важно: два конца средней стойки вставляются в ярма, а коэффициент глубины вставки Dd больше или равен B1B1−B2 (где d — глубина вставки, а D — толщина ярма).
Пункт 2. Сердцевина по п. 1, в которой два конца средней колонны проходят через верхнее ярмо и нижнее ярмо.
Пункт 3: Сердечник по п. 1, в котором магнитная проницаемость каждой боковой колонны не ниже 200.
Пункт 6. Сердечник по п. 1, в котором материалом средней колонны является сердечник из металлического порошка, а материалом ярма является феррит.
Пункт 12. Индуктор, использующий магнитный сердечник индуктора по любому предыдущему пункту, с катушкой, намотанной на средней колонне.
