Riepilogo del brevetto perCN110770860B: Nucleo del reattore e relativo reattore
I. Campo astratto e tecnico
L'invenzione fornisce un nucleo magnetico del reattore e un reattore progettati per migliorare il tasso di utilizzo del ferro del giogo, ottenere una struttura compatta e semplificare la produzione, in particolare per applicazioni ad alta-frequenza come inverter fotovoltaici e circuiti di sovralimentazione di veicoli elettrici.
Struttura chiave: un design ibrido con nucleo magnetico che utilizza materiali con diverse densità di flusso di saturazione e permeabilità.
Pilastro centrale (1): materiale con densità di flusso magnetico ad alta saturazione (ad esempio, nucleo in polvere metallica come Sendust o ferro-silicio-alluminio).
Giogo superiore (2) e Giogo inferiore (3): materiale con densità di flusso magnetico a saturazione inferiore (ad es. ferrite).
Montanti laterali ad alta-permeabilità (4): almeno due montanti laterali con elevata permeabilità (ad es. ferrite o materiale amorfo, con permeabilità maggiore o uguale a 200).
Disposizione:
Il pilastro centrale (1) è disposto tra le aree centrali della forcella superiore e inferiore (2, 3), con una bobina (5) avvolta attorno ad esso.
I montanti laterali ad alta-permeabilità (4) sono disposti a intervalli tra i bordi esterni dei gioghi superiore e inferiore (2, 3).
Vantaggio: il design del materiale e la struttura del circuito magnetico multi-percorso impediscono al giogo di saturarsi prematuramente, utilizzando efficacemente lo spazio del giogo, disperdendo il flusso magnetico e consentendo una riduzione dello spessore del giogo.
II. Contesto e descrizione dell'invenzione
A. Problemi tecnici dello stato dell'arte
I reattori convenzionali ad alta-frequenza, che spesso sostituiscono i tradizionali reattori in lamiera di acciaio al silicio, devono affrontare diverse sfide:
Reattori anulari: avvolgimento difficile e impegnativo per la produzione su larga-scala.
Reattori con nucleo in polvere metallica impilati (stile E-core): sebbene migliori di quelli anulari, le soluzioni della tecnica precedente presentano ancora dei limiti:
Pacchetto in resina magnetica: la bassa permeabilità della resina magnetica limita il miglioramento del tasso di utilizzo del giogo.
Design di materiali ibridi: sebbene compatti ed efficienti, spesso presentano problemi di produzione, soprattutto per dimensioni più grandi.
Nucleo della lastra di ferrite/circuito magnetico ibrido: difficile rendere sottile il nucleo della lastra di ferrite e comporta il rischio di saturazione precoce del materiale di ferrite.
B. Soluzione e configurazione
L'invenzione risolve i problemi della tecnica precedente utilizzando una struttura di nucleo ibrida e una selezione di materiali per gestire la distribuzione e la saturazione del flusso magnetico.
Configurazione dettagliata:
Selezione del materiale principale:
Il materiale del pilastro centrale (1) è scelto per avere una densità di flusso magnetico di saturazione (B1) maggiore di quella del materiale del giogo superiore (2) e del giogo inferiore (3) (B2).
Materiali preferiti: Pilastro centrale: nucleo in polvere metallica (Sendust o ferro-silicio-alluminio); Gioghi: ferrite.
I montanti laterali ad alta-permeabilità (4) hanno una permeabilità maggiore o uguale a 200 e sono preferibilmente realizzati in ferrite o materiale amorfo.
Struttura e assemblaggio:
Il pilastro centrale (1) ha la bobina (5) avvolta all'esterno. Sul montante centrale (1) può essere previsto un traferro.
Collegamento del giogo: il pilastro centrale (1) può essere inserito nei gioghi superiore e inferiore o addirittura penetrarvi.
Requisito di profondità di inserimento: se inserito, il rapporto tra la profondità di inserimento (D) e lo spessore del giogo (D′), D′D, deve essere maggiore o uguale a B1B1−B2 per evitare che il materiale di ferrite del giogo si saturi prematuramente.
Montanti laterali: almeno due montanti laterali ad alta-permeabilità (4) sono posizionati tra i bordi esterni dei gioghi, preferibilmente distribuiti simmetricamente attorno al montante centrale. Questi montanti laterali creano più anelli di flusso magnetico per disperdere efficacemente il flusso magnetico.
Gruppo reattore: il reattore completo comprende la bobina (5) avvolta all'esterno del pilastro centrale (1).
Isolamento: gli anelli terminali isolanti sono forniti nella parte superiore e inferiore della bobina per isolarla dal montante centrale e dai gioghi.
Involucro opzionale: è possibile posizionare un involucro all'esterno del nucleo, che può essere riempito con colla per collegare integralmente tutte le parti.
C. Effetti benefici
Utilizzo migliorato del giogo: l'uso di materiale ad alta-saturazione per il pilastro centrale e l'inserimento nei gioghi impedisce la saturazione precoce della ferrite del giogo, consentendo un utilizzo efficace dello spazio del giogo.
Struttura compatta e produzione semplice: l'uso di almeno due colonne laterali ad alta-permeabilità forma più anelli di flusso magnetico, disperdendo il flusso magnetico. Ciò consente di ridurre lo spessore della parte del giogo, portando ad una struttura compatta e facilmente realizzabile.
Previene la saturazione precoce: il design della profondità di inserimento garantisce che il materiale del giogo sia protetto dalla saturazione prematura.
III. Principali rivendicazioni
Rivendicazione 1: Nucleo magnetico di un reattore, comprendente un pilastro centrale (1), un giogo superiore (2), un giogo inferiore (3) e almeno due montanti laterali ad alta-permeabilità (4), caratterizzato dal fatto che:
Il montante centrale (1) è disposto tra la zona centrale del giogo superiore (2) e la zona media del giogo inferiore (3).
La densità del flusso magnetico di saturazione del pilastro centrale (1) è maggiore di quella del giogo superiore (2) e del giogo inferiore (3).
Le colonne laterali ad alta-permeabilità (4) sono disposte tra il giogo superiore (2) e quello inferiore (3) a intervalli, con le loro due estremità collegate rispettivamente ai bordi esterni del giogo superiore (2) e del giogo inferiore (3).
Rivendicazione 2: Nucleo magnetico del reattore secondo la rivendicazione 1, in cui entrambe le estremità del pilastro centrale (1) sono inserite rispettivamente nel giogo superiore (2) e nel giogo inferiore (3), e un rapporto tra la profondità di inserimento D di ciascuna estremità e lo spessore del giogo D′, D′D, soddisfa la condizione: D′D Maggiore o uguale a B1B1−B2, dove B1 è la densità del flusso magnetico di saturazione del pilastro centrale (1) e B2 è la densità del flusso magnetico di saturazione del giogo superiore (2) e del giogo inferiore (3).
Rivendicazione 6: Nucleo magnetico del reattore secondo la rivendicazione 1, in cui il pilastro centrale (1) è costituito da un nucleo di polvere metallica, e il giogo superiore (2) e il giogo inferiore (3) sono realizzati in ferrite.
Rivendicazione 9: Un reattore, comprendente una bobina (5) e il nucleo magnetico del reattore come descritto in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la bobina (5) è avvolta all'esterno del pilastro centrale (1).
