Resum de patents perUS11430597B2: Nucli magnètic inductor i inductor que utilitzen el mateix
Aquesta patent nord-americana és la contrapartida nord-americana de la patent xinesa resumida anteriorment CN110770860B, que descriu el mateix disseny del nucli del reactor de material-híbrid.
I. Àmbit abstracte i tècnic
La invenció proporciona un nucli magnètic inductor i un inductor per abordar problemes com la utilització insuficient de l'espai, la gran mida del jou i el risc de saturació primerenca en els inductors de nucli de pols metàl·lic convencionals.
Estructura clau: un nucli magnètic compost de diferents materials per optimitzar el rendiment i la mida:
Columna mitjana: té una densitat de flux magnètic de saturació més alta (B1) que els jous.
Jous superior i inferior: tenen una densitat de flux magnètic de saturació més baixa (B2) que la columna central.
Alt magnèticament-columnes laterals permeables: s'utilitzen almenys dues columnes laterals per completar el circuit magnètic.
Avantatge: el disseny millora la utilització del jou, aconsegueix una estructura més compacta i simplifica la producció.
II. Descripció i configuració
A. Antecedents
Els inductors tradicionals de nucli de pols metàl·lic, que s'utilitzen en aplicacions d'alta-freqüència, com ara inversors fotovoltaics i vehicles elèctrics, utilitzen una estructura d'inductor d'anell (difícil per a la producció en massa) o apilen nuclis de pols metàl·lic en forma quadrada (estil E-). Aquest últim pateix una mala utilització de l'espai i té el risc que el material del jou es saturi prematurament.
B. Solució i configuració
La invenció utilitza un disseny híbrid material i estructural:
Components bàsics:
Columna mitjana (1): material d'alta densitat de flux de saturació, per exemple, nucli de pols metàl·lica (com Sendust o FeSiAl). Aquí és on s'enrotlla la bobina (5). Es pot proporcionar un espai d'aire opcional a la columna central.
Jug superior (2) i Jou inferior (3): material de densitat de flux de saturació més baixa, per exemple, ferrita.
Alt magnèticament-Columnes laterals permeables (4): almenys dues columnes laterals estan disposades a un interval entre els jous, connectant les seves vores exteriors. Aquestes columnes ajuden a dispersar el flux magnètic creant múltiples camins i estan fetes de material amb una permeabilitat magnètica no inferior a 200, com ferrita o material amorf.
Integració estructural per evitar la saturació:
Els dos extrems de la columna central (1) s'insereixen (o penetren) al jou superior (2) i al jou inferior (3).
Condició crucial de profunditat d'inserció (reivindicació 1): la relació entre la profunditat d'inserció (d) i el gruix del jou (D), Dd, ha de ser superior o igual a B1B1−B2 per evitar que el material del jou de ferrita de saturació més baixa es saturi prematurament.
Muntatge de l'inductor:
L'inductor inclou una bobina (5) enrotllada a la columna central (1).
Els extrems superior i inferior de la bobina poden tenir anells extrems aïllants per aïllar la bobina dels elements centrals.
Tot el conjunt del nucli es pot tancar en una carcassa que s'omple amb cola per a la integració.
C. Avantatges
Ús millorat del jou: l'ús d'un nucli de-saturació alta (columna mitjana) i la profunditat de la seva inserció als jous de-saturació inferiors impedeixen que els jous es saturin aviat, utilitzant de manera efectiva l'espai central.
Estructura compacta: almenys dues columnes laterals d'alta{0}}permeabilitat distribueixen el flux magnètic, la qual cosa permet reduir el gruix del jou, donant com a resultat un dispositiu més compacte.
Producció simplificada: el disseny estructurat facilita una fabricació més senzilla en comparació amb altres dissenys híbrids o anulars.
III. Reclamacions principals
Reivindicació 1 (reivindicació independent): un nucli magnètic inductor, que consta d'un jou superior, un jou inferior, una columna central i almenys dues columnes laterals-permeables magnèticament, caracteritzat perquè:
La columna del mig es disposa entre les parts mitjanes dels jous.
Una bobina s'enrotlla a la columna central i la densitat de flux magnètic de saturació de la columna central (B1) és superior a la densitat de flux magnètic de saturació de cada jou (B2).
Les columnes laterals estan disposades entre els jous, connectant les seves vores exteriors.
De manera crucial: dos extrems de la columna central s'insereixen als jous i la relació de profunditat d'inserció Dd és superior o igual a B1B1−B2 (on d és la profunditat d'inserció i D és el gruix del jou).
2. Reivindicació 2: Nucli de la reivindicació 1, en què els dos extrems de la columna central penetren a través del jou superior i del jou inferior.
3. Reivindicació 3: nucli de la reivindicació 1, en què la permeabilitat magnètica de cada columna lateral no és inferior a 200.
6. Reivindicació 6: Nucli de la reivindicació 1, en què el material de la columna central és un nucli de pols metàl·lic i els materials del jou són ferrita.
Reivindicació 12: Un inductor que utilitza el nucli magnètic inductor de qualsevol reivindicació anterior, amb una bobina enrotllada a la columna central.
