Přehled patentů proUS11430597B2: Magnetické jádro induktoru a induktor používají totéž
Tento americký patent je americkým protějškem dříve shrnutého čínského patentu CN110770860B, který popisuje konstrukci jádra reaktoru z hybridního-materiálu.
I. Abstraktní a technický obor
Vynález poskytuje magnetické jádro induktoru a induktor pro řešení problémů, jako je nedostatečné využití prostoru, velká velikost třmenu a riziko předčasného nasycení u konvenčních induktorů s kovovým práškem.
Klíčová struktura: Magnetické jádro složené z různých materiálů pro optimalizaci výkonu a velikosti:
Střední sloup: Má vyšší saturační hustotu magnetického toku (B1) než třmeny.
Horní a spodní třmeny: Mají nižší hustotu saturačního magnetického toku (B2) než střední sloupec.
Vysoce magneticky-propustné boční sloupy: K dokončení magnetického obvodu se používají alespoň dva boční sloupy.
Výhoda: Konstrukce zlepšuje využití třmenu, dosahuje kompaktnější struktury a zjednodušuje výrobu.
II. Popis a konfigurace
A. Pozadí
Tradiční tlumivky s kovovým práškovým jádrem, které se používají ve vysokofrekvenčních aplikacích, jako jsou fotovoltaické měniče a elektrická vozidla, využívají buď prstencovou strukturu induktoru (obtížné pro sériovou výrobu), nebo skládají bloková jádra z kovového prášku do čtvercového tvaru (styl jádra E{1}}). Ten trpí špatným využitím prostoru a hrozí předčasné nasycení materiálu třmenu.
B. Řešení a konfigurace
Vynález využívá materiálový a strukturální hybridní design:
Základní komponenty:
Střední sloupec (1): Materiál s vysokou hustotou toku nasycení, např. jádro z kovového prášku (jako Sendust nebo FeSiAl). Zde je navinuta cívka (5). Na středním sloupku může být volitelná vzduchová mezera.
Horní třmen (2) a spodní třmen (3): Materiál s nižší hustotou toku nasycení, např. ferit.
Vysoce magneticky-propustné boční sloupy (4): Nejméně dva boční sloupy jsou uspořádány v intervalu mezi třmeny a spojují jejich vnější okraje. Tyto sloupce pomáhají rozptylovat magnetický tok vytvářením více drah a jsou vyrobeny z materiálu s magnetickou permeabilitou ne nižší než 200, jako je ferit nebo amorfní materiál.
Strukturální integrace, která zabrání nasycení:
Dva konce středního sloupku (1) jsou vloženy do (nebo pronikají) do horního třmenu (2) a spodního třmenu (3).
Zásadní podmínka hloubky zasunutí (nárok 1): Poměr hloubky zasunutí (d) k tloušťce třmenu (D), Dd, musí být vyšší nebo roven B1B1−B2, aby se předešlo předčasnému nasycení feritového materiálu třmenu s nižším nasycením.
Sestava induktoru:
Induktor obsahuje cívku (5) navinutou na středním sloupku (1).
Horní a spodní konec cívky může mít izolační koncové kroužky pro izolaci cívky od prvků jádra.
Celá sestava jádra může být uzavřena v pouzdře, které je pro integraci vyplněno lepidlem.
C. Výhody
Vylepšené využití třmenu: Použití jádra s vysokou{0}}saturací (střední sloupec) a hloubka jeho vložení do spodních- třmenů zabraňuje předčasnému nasycení třmenů a efektivně využívá prostor jádra.
Kompaktní struktura: Alespoň dva postranní sloupy s vysokou{0}}permeabilitou distribuují magnetický tok, což umožňuje snížit tloušťku třmenu, což vede ke kompaktnějšímu zařízení.
Zjednodušená výroba: Strukturovaný design umožňuje jednodušší výrobu ve srovnání s jinými hybridními nebo prstencovými konstrukcemi.
III. Hlavní nároky
1. Nárok (Nezávislý nárok): Indukční magnetické jádro obsahující horní třmen, spodní třmen, střední sloup a alespoň dva magneticky -propustné boční sloupy, vyznačující se tím, že:
Střední sloupek je umístěn mezi středními částmi třmenů.
Na středním sloupku je navinuta cívka a hustota saturačního magnetického toku prostředního sloupce (B1) je vyšší než hustota saturačního magnetického toku každého třmenu (B2).
Boční sloupky jsou umístěny mezi třmeny a spojují jejich vnější okraje.
Důležité: Dva konce středního sloupku jsou vloženy do třmenů a poměr hloubky vložení Dd je vyšší nebo roven B1B1−B2 (kde d je hloubka vložení a D je tloušťka třmenu).
2. Nárok 2: Jádro podle nároku 1, kde dva konce středního sloupku procházejí horním třmenem a spodním třmenem.
3. Jádro podle nároku 1, kde magnetická permeabilita každého bočního sloupce není nižší než 200.
Nárok 6: Jádro podle nároku 1, kde materiál středního sloupku je jádro z kovového prášku a materiály třmenu jsou ferit.
12. Induktor využívající magnetické jádro induktoru podle kteréhokoli z předchozích nároků, s cívkou navinutou na středním sloupku.
