Patentsammanfattning förUS11430597B2: Induktor magnetisk kärna och induktor som använder densamma
Detta amerikanska patent är den amerikanska motsvarigheten till det tidigare sammanfattade kinesiska patentet CN110770860B, som beskriver samma design av hybrid-materialreaktorhärd.
I. Abstrakt och tekniskt område
Uppfinningen tillhandahåller en magnetisk induktorkärna och en induktor för att lösa problem som otillräckligt utrymmesutnyttjande, stor okstorlek och risk för tidig mättnad i konventionella induktorer med metallpulverkärna.
Nyckelstruktur: En magnetisk kärna som består av olika material för att optimera prestanda och storlek:
Mellersta kolumnen: Har en högre mättnadsmagnetisk flödestäthet (B1) än oken.
Övre och undre ok: Har en lägre mättnadsmagnetisk flödestäthet (B2) än den mellersta kolumnen.
Hög magnetiskt-permeabla sidokolonner: Minst två sidokolonner används för att slutföra den magnetiska kretsen.
Fördel: Designen förbättrar utnyttjandet av oket, ger en mer kompakt struktur och förenklar produktionen.
II. Beskrivning och konfiguration
A. Bakgrund
Traditionella induktorer av metallpulverkärna, som används i hög-tillämpningar som fotovoltaiska växelriktare och elfordon, använder antingen en ringinduktorstruktur (svårt för massproduktion) eller staplar metallpulverkärnor till en fyrkantig form (E-kärnform). Den senare lider av dåligt utrymmesutnyttjande och riskerar att okmaterialet mättas i förtid.
B. Lösning och konfiguration
Uppfinningen använder en material- och strukturell hybriddesign:
Kärnkomponenter:
Mellersta kolumn (1): Material med hög mättnadsflödestäthet, t.ex. metallpulverkärna (som Sendust eller FeSiAl). Det är här spolen (5) lindas. En valfri luftspalt kan tillhandahållas på mittpelaren.
Övre ok (2) och undre ok (3): Material med lägre mättnadsflödestäthet, t.ex. ferrit.
Höga magnetiskt-permeabla sidokolonner (4): Minst två sidokolonner är anordnade med ett intervall mellan oken och förbinder deras yttre kanter. Dessa kolumner hjälper till att sprida magnetiskt flöde genom att skapa flera banor och är gjorda av material med en magnetisk permeabilitet på inte lägre än 200, såsom ferrit eller amorft material.
Strukturell integration för att förhindra mättnad:
De två ändarna av mittpelaren (1) förs in i (eller penetrerar genom) det övre oket (2) och det nedre oket (3).
Avgörande villkor för insättningsdjup (krav 1): Förhållandet mellan insättningsdjupet (d) och okets tjocklek (D), Dd, måste vara högre än eller lika med B1B1−B2 för att förhindra att ferritokmaterialet med lägre mättnad blir mättat i förtid.
Induktorenhet:
Induktorn inkluderar en spole (5) lindad på mittpelaren (1).
De övre och nedre ändarna av spolen kan ha isolerande ändringar för att isolera spolen från kärnelementen.
Hela kärnaggregatet kan inneslutas i ett hus som är fyllt med lim för integration.
C. Fördelar
Förbättrad okanvändning: Användningen av en hög-mättnadskärna (mittkolumnen) och djupet på dess insättning i de lägre-mättnadsoken förhindrar oken från att mättas tidigt, vilket effektivt utnyttjar kärnutrymmet.
Kompakt struktur: De minst två hög-permeabilitetssidokolonnerna fördelar magnetiskt flöde, vilket gör att oktjockleken kan minskas, vilket resulterar i en mer kompakt enhet.
Förenklad produktion: Den strukturerade designen underlättar enklare tillverkning jämfört med andra hybrid- eller ringformade konstruktioner.
III. Huvudanspråk
Krav 1 (oberoende krav): En induktormagnetisk kärna, innefattande ett övre ok, ett nedre ok, en mittpelare och åtminstone två magnetiskt -permeabla sidokolonner, kännetecknad av att:
Mittpelaren är placerad mellan de mittersta delarna av oken.
En spole är lindad på mittpelaren, och den magnetiska mättnadstätheten för den mellersta kolumnen (B1) är högre än den magnetiska mättnadstätheten för varje ok (B2).
Sidopelarna är placerade mellan oken och förbinder deras yttre kanter.
Avgörande: Två ändar av mittpelaren sätts in i oken, och insättningsdjupförhållandet Dd är högre än eller lika med B1B1−B2 (där d är insticksdjup och D är oktjocklek).
Krav 2: Kärnan enligt krav 1, varvid de två ändarna av mittpelaren penetrerar genom det övre oket och det undre oket.
Krav 3: Kärnan enligt krav 1, varvid den magnetiska permeabiliteten för varje sidopelare inte är lägre än 200.
Krav 6: Kärnan enligt krav 1, varvid mittpelarmaterialet är en metallpulverkärna, och okmaterialen är ferrit.
Krav 12: En induktor som använder den magnetiska induktorkärnan enligt något av föregående krav, med en spole lindad på mittpelaren.
