Resumen de patente paraCN110770860B: Núcleo del reactor y su reactor.
I. Campo abstracto y técnico
La invención proporciona un núcleo magnético de reactor y un reactor que están diseñados para mejorar la tasa de utilización del hierro del yugo, lograr una estructura compacta y simplificar la fabricación, particularmente para aplicaciones de alta-frecuencia como inversores fotovoltaicos y circuitos de refuerzo de vehículos eléctricos.
Estructura clave: Un diseño de núcleo magnético híbrido que utiliza materiales con diferentes densidades de flujo de saturación y permeabilidad.
Pilar central (1): material de densidad de flujo magnético de alta saturación (p. ej., núcleo de polvo metálico como Sendust o hierro, silicio y aluminio).
Yugo superior (2) y yugo inferior (3): material de densidad de flujo magnético de menor saturación (por ejemplo, ferrita).
Postes laterales de alta-permeabilidad (4): al menos dos postes laterales con alta permeabilidad (p. ej., ferrita o material amorfo, con permeabilidad mayor o igual a 200).
Acuerdo:
El Pilar Central (1) está dispuesto entre las áreas medias de los yugos superior e inferior (2, 3), con una bobina (5) enrollada alrededor del mismo.
Los postes laterales de alta-permeabilidad (4) están dispuestos a intervalos entre los bordes exteriores de los yugos superior e inferior (2, 3).
Beneficio: El diseño del material y la estructura del circuito magnético de múltiples-vías evitan que el yugo se sature prematuramente, utilizando eficazmente el espacio del yugo, dispersando el flujo magnético y permitiendo una reducción en el espesor del yugo.
II. Antecedentes y descripción de la invención
A. Problemas técnicos de la técnica anterior
Los reactores convencionales de alta-frecuencia, que a menudo reemplazan a los reactores tradicionales de láminas de acero al silicio, enfrentan varios desafíos:
Reactores anulares: dificultades y retos para la producción a gran-escala.
Reactores apilados con núcleo de polvo metálico (estilo E-núcleo): si bien son mejores que los anulares, las soluciones de la técnica anterior todavía tienen limitaciones:
Paquete de resina magnética: La baja permeabilidad de la resina magnética limita la mejora de la tasa de utilización del yugo.
Diseños de materiales híbridos: Si bien son compactos y eficientes, suelen tener problemas de fabricación, especialmente para dimensiones más grandes.
Núcleo de losa de ferrita/circuito magnético híbrido: Es difícil adelgazar el núcleo de la losa de ferrita y conlleva el riesgo de una saturación temprana del material de ferrita.
B. Solución y configuración
La invención resuelve los problemas de la técnica anterior mediante el uso de una estructura de núcleo híbrido y selección de materiales para gestionar la distribución y la saturación del flujo magnético.
Configuración detallada:
Selección del material central:
El material del pilar central (1) se elige para que tenga una densidad de flujo magnético de saturación (B1) mayor que la del material del yugo superior (2) y del yugo inferior (3) (B2).
Materiales preferidos: Pilar central: Núcleo de polvo metálico (Sendust o aluminio, silicio y hierro); Yugos: Ferrita.
Los Postes Laterales de Alta-Permeabilidad (4) tienen una permeabilidad mayor o igual a 200 y están hechos preferiblemente de ferrita o material amorfo.
Estructura y Montaje:
El Pilar Central (1) tiene la bobina (5) enrollada en su exterior. Se puede proporcionar un espacio de aire en el pilar central (1).
Conexión del yugo: El pilar central (1) se puede insertar en los yugos superior e inferior o incluso penetrarlos.
Requisito de profundidad de inserción: si se inserta, se estipula que la relación entre la profundidad de inserción (D) y el espesor del yugo (D′), D′D, sea mayor o igual a B1B1−B2 para evitar que el material de ferrita del yugo se sature prematuramente.
Postes laterales: se colocan al menos dos postes laterales de alta-permeabilidad (4) entre los bordes exteriores de los yugos, preferiblemente distribuidos simétricamente alrededor del pilar central. Estos postes laterales crean múltiples bucles de flujo magnético para dispersar eficazmente el flujo magnético.
Conjunto del reactor: El reactor completo incluye la bobina (5) enrollada fuera del pilar central (1).
Aislamiento: Se proporcionan anillos aislantes en la parte superior e inferior de la bobina para aislarla del pilar central y los yugos.
Carcasa opcional: Se puede colocar una carcasa fuera del núcleo, que se puede llenar con pegamento para conectar integralmente todas las piezas.
C. Efectos beneficiosos
Utilización mejorada del yugo: el uso de material de alta-saturación para el pilar central y la inserción en los yugos evita la saturación temprana de la ferrita del yugo, lo que permite utilizar eficazmente el espacio del yugo.
Estructura compacta y fabricación sencilla: el uso de al menos dos columnas laterales de alta-permeabilidad forma múltiples bucles de flujo magnético, dispersando el flujo magnético. Esto permite reducir el espesor de la parte del yugo, dando lugar a una estructura compacta y de fácil fabricación.
Previene la saturación temprana: el diseño de profundidad de inserción garantiza que el material del yugo esté protegido contra la saturación prematura.
III. Principales Reclamaciones
Reivindicación 1: Un núcleo magnético de reactor, que comprende un pilar central (1), un yugo superior (2), un yugo inferior (3) y al menos dos postes laterales (4) de alta permeabilidad, caracterizado porque:
El pilar central (1) está dispuesto entre la zona media del yugo superior (2) y la zona media del yugo inferior (3).
La densidad de flujo magnético de saturación del pilar central (1) es mayor que la del yugo superior (2) y el yugo inferior (3).
Las columnas laterales de alta-permeabilidad (4) están dispuestas entre el yugo superior (2) y el yugo inferior (3) a intervalos, con sus dos extremos conectados a los bordes exteriores del yugo superior (2) y el yugo inferior (3) respectivamente.
Reivindicación 2: El núcleo magnético del reactor de la reivindicación 1, donde ambos extremos del pilar central (1) se insertan en el yugo superior (2) y el yugo inferior (3), respectivamente, y una relación entre la profundidad de inserción D de cada extremo y el espesor del yugo D′, D′D, satisface la condición: D′D Mayor o igual a B1B1−B2, donde B1 es la densidad de flujo magnético de saturación del pilar central (1), y B2 es la densidad de flujo magnético de saturación del yugo superior (2) y del yugo inferior (3).
Reivindicación 6: El núcleo magnético del reactor de la reivindicación 1, donde el pilar central (1) está hecho de un núcleo de polvo metálico, y el yugo superior (2) y el yugo inferior (3) están hechos de ferrita.
Reivindicación 9: Un reactor que comprende una bobina (5) y el núcleo magnético del reactor como se describe en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la bobina (5) está enrollada fuera del pilar central (1).
