Patentzusammenfassung fürCN110770860B: Reaktorkern und sein Reaktor
I. Abstrakter und technischer Bereich
Die Erfindung stellt einen Reaktormagnetkern und eine Drossel bereit, die darauf ausgelegt sind, die Ausnutzungsrate des Jocheisens zu verbessern, eine kompakte Struktur zu erreichen und die Herstellung zu vereinfachen, insbesondere für Hochfrequenzanwendungen wie Photovoltaik-Wechselrichter und Boost-Schaltkreise für Elektrofahrzeuge.
Schlüsselstruktur: Ein hybrides Magnetkerndesign unter Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen Sättigungsflussdichten und Permeabilitäten.
Mittelsäule (1): Material mit hoher Sättigungsmagnetflussdichte (z. B. Metallpulverkern wie Sendust oder Eisen-Silizium-Aluminium).
Oberes Joch (2) und unteres Joch (3): Material mit geringerer Sättigungsmagnetflussdichte (z. B. Ferrit).
Seitenpfosten mit hoher-Permeabilität (4): Mindestens zwei Seitenpfosten mit hoher Permeabilität (z. B. Ferrit oder amorphes Material mit einer Permeabilität größer oder gleich 200).
Anordnung:
Der Mittelpfeiler (1) ist zwischen den mittleren Bereichen des oberen und unteren Jochs (2, 3) angeordnet und wird von einer Spule (5) umwickelt.
Die hochdurchlässigen Seitenpfosten (4) sind in Abständen zwischen den Außenkanten des oberen und unteren Jochs (2, 3) angeordnet.
Vorteil: Das Materialdesign und die Mehrpfad-Magnetkreisstruktur verhindern eine vorzeitige Sättigung des Jochs, nutzen den Jochraum effektiv aus, verteilen den Magnetfluss und ermöglichen eine Reduzierung der Jochdicke.
II. Hintergrund und Beschreibung der Erfindung
A. Technische Probleme des Standes der Technik
Herkömmliche Hochfrequenzreaktoren, die häufig herkömmliche Siliziumstahlblechreaktoren ersetzen, stehen vor mehreren Herausforderungen:
Ringreaktoren: Schwieriges Wickeln und eine Herausforderung für die Produktion im großen Maßstab.
Gestapelte Metallpulverkernreaktoren (E-core-Stil): Obwohl sie besser als ringförmige sind, weisen Lösungen des Standes der Technik dennoch Einschränkungen auf:
Magnetharzpaket: Die geringe Permeabilität des Magnetharzes schränkt die Verbesserung der Jochnutzungsrate ein.
Hybridmaterialdesigns: Sie sind zwar kompakt und effizient, weisen jedoch häufig Herstellungsprobleme auf, insbesondere bei größeren Abmessungen.
Ferritplattenkern/Hybridmagnetkreis: Es ist schwierig, den Ferritplattenkern dünn herzustellen, und es besteht die Gefahr einer frühen Sättigung des Ferritmaterials.
B. Lösung und Konfiguration
Die Erfindung löst die Probleme des Standes der Technik durch die Verwendung einer hybriden Kernstruktur und Materialauswahl zur Steuerung der Magnetflussverteilung und -sättigung.
Detaillierte Konfiguration:
Auswahl des Kernmaterials:
Das Material der Mittelsäule (1) ist so gewählt, dass es eine magnetische Sättigungsflussdichte (B1) aufweist, die größer ist als die des Materials des oberen Jochs (2) und des unteren Jochs (3) (B2).
Bevorzugte Materialien: Mittelsäule: Metallpulverkern (Sendust oder Eisen-Silizium-Aluminium); Joche: Ferrit.
Die hochpermeablen Seitenpfosten (4) haben eine Permeabilität von größer oder gleich 200 und bestehen vorzugsweise aus Ferrit oder amorphem Material.
Struktur und Montage:
Auf der Außenseite der Mittelsäule (1) ist die Spule (5) gewickelt. An der B-Säule (1) kann ein Luftspalt vorgesehen sein.
Jochverbindung: Die Mittelsäule (1) kann in die Ober- und Unterjoche eingesteckt werden oder diese sogar durchdringen.
Anforderung an die Einstecktiefe: Beim Einsetzen muss das Verhältnis der Einstecktiefe (D) zur Jochdicke (D′), D′D, größer oder gleich B1B1−B2 sein, um eine vorzeitige Sättigung des Ferritmaterials des Jochs zu verhindern.
Seitenpfosten: Mindestens zwei hoch-durchlässige Seitenpfosten (4) werden zwischen den Außenkanten der Joche platziert, vorzugsweise symmetrisch um die Mittelsäule verteilt. Diese Seitenpfosten erzeugen mehrere Magnetflussschleifen, um den Magnetfluss effektiv zu verteilen.
Reaktorbaugruppe: Der komplette Reaktor umfasst die Spule (5), die außerhalb der Mittelsäule (1) gewickelt ist.
Isolierung: Oben und unten an der Spule sind isolierende Endringe angebracht, um sie von der Mittelsäule und den Jochen zu isolieren.
Optionales Gehäuse: Außerhalb des Kerns kann ein Gehäuse platziert werden, das mit Klebstoff gefüllt werden kann, um alle Teile integral zu verbinden.
C. Wohltuende Wirkungen
Verbesserte Jochausnutzung: Die Verwendung von hochsättigendem Material für die Mittelsäule und das Einsetzen in die Joche verhindert eine vorzeitige Sättigung des Jochferrits und ermöglicht so eine effektive Nutzung des Jochraums.
Kompakte Struktur und einfache Herstellung: Durch die Verwendung von mindestens zwei Seitensäulen mit hoher -Permeabilität werden mehrere Magnetflussschleifen gebildet, die den Magnetfluss verteilen. Dadurch kann die Dicke des Jochteils reduziert werden, was zu einer kompakten und einfach herstellbaren Struktur führt.
Verhindert vorzeitige Sättigung: Das Design der Einstecktiefe stellt sicher, dass das Jochmaterial vor vorzeitiger Sättigung geschützt ist.
III. Hauptansprüche
Anspruch 1: Ein Reaktormagnetkern, bestehend aus einer Mittelsäule (1), einem oberen Joch (2), einem unteren Joch (3) und mindestens zwei Seitenpfosten (4) mit hoher -Permeabilität, dadurch gekennzeichnet, dass:
Die Mittelsäule (1) ist zwischen dem mittleren Bereich des oberen Jochs (2) und dem mittleren Bereich des unteren Jochs (3) angeordnet.
Die Sättigungsmagnetflussdichte der Mittelsäule (1) ist größer als die des oberen Jochs (2) und des unteren Jochs (3).
Die hochpermeablen Seitensäulen (4) sind in Abständen zwischen dem oberen Joch (2) und dem unteren Joch (3) angeordnet, wobei ihre beiden Enden mit den Außenkanten des oberen Jochs (2) bzw. des unteren Jochs (3) verbunden sind.
Anspruch 2: Der Reaktormagnetkern nach Anspruch 1, wobei beide Enden der Mittelsäule (1) in das obere Joch (2) bzw. das untere Joch (3) eingeführt sind und ein Verhältnis der Einstecktiefe D jedes Endes zur Jochdicke D′, D′D die Bedingung erfüllt: D′D Größer als oder gleich B1B1−B2, wobei B1 die magnetische Sättigungsflussdichte der Mittelsäule ist (1) und B2 ist die magnetische Sättigungsflussdichte des oberen Jochs (2) und des unteren Jochs (3).
Anspruch 6: Der Reaktormagnetkern nach Anspruch 1, wobei die Mittelsäule (1) aus einem Metallpulverkern besteht und das obere Joch (2) und das untere Joch (3) aus Ferrit bestehen.
Anspruch 9: Ein Reaktor, der eine Spule (5) und den Reaktormagnetkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei die Spule (5) außerhalb der Mittelsäule (1) gewickelt ist.
