Patentoversigt forCN110770860B: Reaktorkerne og dens reaktor
I. Abstrakt og teknisk felt
Opfindelsen tilvejebringer en reaktormagnetisk kerne og en reaktor, der er designet til at forbedre udnyttelsesgraden af ågjernet, opnå en kompakt struktur og forenkle fremstillingen, især til højfrekvente applikationer som fotovoltaiske invertere og elektriske køretøjs boost-kredsløb.
Nøglestruktur: Et hybridt magnetisk kernedesign, der bruger materialer med forskellige mætningsfluxtætheder og permeabilitet.
Centersøjle (1): Materiale med høj mætning af magnetisk fluxtæthed (f.eks. metalpulverkerne som Sendust eller jernsiliciumaluminium).
Øvre åg (2) og nedre åg (3): Materiale med lavere mætning af magnetisk fluxtæthed (f.eks. ferrit).
Sidestolper med høj-permeabilitet (4): Mindst to sidestolper med høj permeabilitet (f.eks. ferrit eller amorft materiale, med permeabilitet større end eller lig med 200).
Arrangement:
Centersøjlen (1) er anbragt mellem de midterste områder af det øvre og nedre åg (2, 3), med en spole (5) viklet omkring den.
Sidestolpene med høj-permeabilitet (4) er arrangeret med mellemrum mellem de ydre kanter af det øvre og nedre åg (2, 3).
Fordel: Materialedesignet og multi-magnetiske kredsløbsstruktur forhindrer åget i at mætte for tidligt, effektivt udnytter ågrummet, spreder magnetisk flux og muliggør en reduktion i ågtykkelsen.
II. Baggrund og beskrivelse af opfindelsen
A. Tekniske problemer i kendt teknik
Konventionelle højfrekvente-reaktorer, der ofte erstatter traditionelle siliciumstålpladereaktorer, står over for flere udfordringer:
Ringreaktorer: Besværlig vikling og udfordrende for stor-produktion.
Stacked Metal Powder Core Reactors (E-core style): Selvom de er bedre end ringformede, har tidligere kendte løsninger stadig begrænsninger:
Magnetisk harpikspakke: Lav permeabilitet af den magnetiske harpiks begrænser forbedringen af ågets udnyttelsesgrad.
Hybridmaterialedesign: Selvom de er kompakte og effektive, har de ofte produktionsproblemer, især for større dimensioner.
Ferritpladekerne/hybrid magnetkredsløb: Svært at gøre ferritpladekernen tynd og medfører risiko for tidlig mætning i ferritmaterialet.
B. Løsning og konfiguration
Opfindelsen løser problemerne i den kendte teknik ved at anvende en hybrid kernestruktur og materialevalg til at styre magnetisk fluxfordeling og mætning.
Detaljeret konfiguration:
Valg af kernemateriale:
Materialet til centersøjlen (1) er valgt til at have en mætningsmagnetisk fluxtæthed (B1) større end materialet for det øvre åg (2) og det nedre åg (3) (B2).
Foretrukne materialer: Centersøjle: Metalpulverkerne (Sendust eller jernsiliciumaluminium); Åg: Ferrit.
Sidestolperne med høj-permeabilitet (4) har en permeabilitet på mere end eller lig med 200 og er fortrinsvis lavet af ferrit eller amorft materiale.
Struktur og samling:
Centersøjlen (1) har spolen (5) viklet på ydersiden. En luftspalte kan være tilvejebragt på midterstolpen (1).
Ågforbindelse: Midterstolpen (1) kan indsættes i de øvre og nedre åg eller endda trænge ind i dem.
Krav til indføringsdybde: Hvis det er indsat, er forholdet mellem indføringsdybden (D) og ågtykkelsen (D′), D′D, fastsat til at være større end eller lig med B1B1−B2 for at forhindre ågets ferritmateriale i at blive mættet for tidligt.
Sidestolper: Mindst to sidestolper med høj-permeabilitet (4) er placeret mellem de ydre kanter af ågene, fortrinsvis symmetrisk fordelt rundt om midterstolpen. Disse sidestolper skaber flere magnetiske flux-løkker for effektivt at sprede den magnetiske flux.
Reaktorsamling: Den komplette reaktor inkluderer spolen (5), der er viklet uden for den midterste søjle (1).
Isolering: Isolerende enderinge er tilvejebragt i toppen og bunden af spolen for at isolere den fra midterstolpen og ågene.
Valgfrit kabinet: Et kabinet kan placeres uden for kernen, som kan fyldes med lim for at forbinde alle dele integreret.
C. Gavnlige virkninger
Forbedret ågudnyttelse: Brugen af materiale med høj-mætning til den midterste søjle og indføringen i ågene forhindrer tidlig mætning af ågets ferrit, hvilket gør det muligt at udnytte ågpladsen effektivt.
Kompakt struktur og nem fremstilling: Brugen af mindst to sidesøjler med høj-permeabilitet danner flere magnetiske fluxsløjfer, der spreder den magnetiske flux. Dette gør det muligt at reducere tykkelsen af ågdelen, hvilket fører til en kompakt og let fremstillet struktur.
Forhindrer tidlig mætning: Indføringsdybdedesignet sikrer, at ågmaterialet er beskyttet mod for tidlig mætning.
III. Hovedkrav
Krav 1: Reaktormagnetisk kerne, omfattende en midterstolpe (1), et øvre åg (2), et nedre åg (3) og mindst to sidestolper (4) med høj-permeabilitet, kendetegnet ved, at:
Midterstolpen (1) er anbragt mellem det midterste område af det øvre åg (2) og det midterste område af det nederste åg (3).
Den mætningsmagnetiske fluxtæthed af den midterste søjle (1) er større end den for det øvre åg (2) og det nederste åg (3).
Sidesøjlerne med høj-permeabilitet (4) er arrangeret mellem det øvre åg (2) og det nederste åg (3) med intervaller, med deres to ender forbundet til de ydre kanter af henholdsvis det øvre åg (2) og det nederste åg (3).
Krav 2: Den magnetiske reaktorkerne ifølge krav 1, hvor begge ender af den midterste søjle (1) er indsat i henholdsvis det øvre åg (2) og det nedre åg (3), og et forhold mellem indføringsdybden D af hver ende og ågets tykkelse D', D'D, opfylder betingelsen: stor eller stor: B1B1−B2, hvor B1 er den mætningsmagnetiske fluxtæthed af den midterste søjle (1), og B2 er den mætningsmagnetiske fluxtæthed af det øvre åg (2) og det nederste åg (3).
Krav 6: Reaktormagnetisk kerne ifølge krav 1, hvor midtersøjlen (1) er lavet af en metalpulverkerne, og det øvre åg (2) og det nedre åg (3) er fremstillet af ferrit.
Krav 9: Reaktor, omfattende en spole (5) og den magnetiske reaktorkerne som beskrevet i et hvilket som helst af de foregående krav, hvor spolen (5) er viklet uden for den midterste søjle (1).
