Patentoverzicht voorCN110770860B: Reactorkern en zijn reactor
I. Abstract en technisch veld
De uitvinding voorziet in een magnetische reactorkern en een reactor die zijn ontworpen om de benuttingsgraad van het jukijzer te verbeteren, een compacte structuur te bereiken en de productie te vereenvoudigen, vooral voor hoogfrequente toepassingen zoals fotovoltaïsche omvormers en boostcircuits voor elektrische voertuigen.
Sleutelstructuur: Een hybride magnetisch kernontwerp waarbij gebruik wordt gemaakt van materialen met verschillende verzadigingsfluxdichtheden en permeabiliteit.
Middelste pijler (1): materiaal met een hoge verzadiging van de magnetische fluxdichtheid (bijv. een kern van metaalpoeder zoals Sendust of ijzer-silicium-aluminium).
Bovenste juk (2) en onderste juk (3): materiaal met magnetische fluxdichtheid met lagere verzadiging (bijv. ferriet).
Hoge-doorlaatbaarheid Zijpalen (4): Ten minste twee zijpalen met hoge doorlaatbaarheid (bijvoorbeeld ferriet of amorf materiaal, met een doorlaatbaarheid groter dan of gelijk aan 200).
Regeling:
De middenstijl (1) is tussen de middengebieden van het bovenste en onderste juk (2, 3) aangebracht, met een spoel (5) eromheen gewikkeld.
De zijstijlen met hoge{0}}doorlaatbaarheid (4) zijn op onderlinge afstanden tussen de buitenranden van de bovenste en onderste jukken (2, 3) aangebracht.
Voordeel: het materiaalontwerp en de magnetische circuitstructuur met meerdere- paden voorkomen dat het juk voortijdig verzadigt, waardoor de jukruimte effectief wordt benut, de magnetische flux wordt verspreid en de dikte van het juk wordt verminderd.
II. Achtergrond en beschrijving van de uitvinding
A. Technische problemen uit de stand van de techniek
Conventionele hoogfrequente reactoren, die vaak de traditionele reactoren van siliciumstaalplaat vervangen, worden met verschillende uitdagingen geconfronteerd:
Ringvormige reactoren: lastig opwinden en een uitdaging voor productie op grote- schaal.
Gestapelde metaalpoederkernreactoren (E-kernstijl): Hoewel ze beter zijn dan ringvormig, hebben oplossingen uit de stand van de techniek nog steeds beperkingen:
Magnetisch harspakket: Lage permeabiliteit van de magnetische hars beperkt de verbetering van de jukbenuttingsgraad.
Hybride materiaalontwerpen: Hoewel ze compact en efficiënt zijn, hebben ze vaak productieproblemen, vooral bij grotere afmetingen.
Ferrietplaatkern/hybride magnetisch circuit: Het is moeilijk om de ferrietplaatkern dun te maken en brengt het risico met zich mee van vroege verzadiging in het ferrietmateriaal.
B. Oplossing en configuratie
De uitvinding lost de problemen van de stand van de techniek op door gebruik te maken van een hybride kernstructuur en materiaalkeuze om de distributie en verzadiging van de magnetische flux te beheren.
Gedetailleerde configuratie:
Kernmateriaalkeuze:
Het materiaal van de middelste pijler (1) is zo gekozen dat het een verzadigingsmagnetische fluxdichtheid (B1) heeft die groter is dan die van het materiaal van het bovenste juk (2) en het onderste juk (3) (B2).
Voorkeursmaterialen: Middenstijl: kern van metaalpoeder (Sendust of ijzer-silicium-aluminium); Jukken: Ferriet.
De zijpalen met hoge{0}}permeabiliteit (4) hebben een permeabiliteit groter dan of gelijk aan 200 en zijn bij voorkeur gemaakt van ferriet of amorf materiaal.
Structuur en montage:
Bij de middenstijl (1) is de spoel (5) aan de buitenkant gewikkeld. Op de middenstijl (1) kan een luchtspleet worden aangebracht.
Jukverbinding: De middenstijl (1) kan in de bovenste en onderste jukken worden gestoken of zelfs doordringen.
Vereiste insteekdiepte: Indien ingebracht, moet de verhouding tussen de insteekdiepte (D) en de jukdikte (D′), D′D, groter zijn dan of gelijk zijn aan B1B1−B2 om te voorkomen dat het ferrietmateriaal van het juk voortijdig verzadigt.
Zijpalen: Er worden ten minste twee zijpalen met hoge{0}}doorlaatbaarheid (4) tussen de buitenranden van de jukken geplaatst, bij voorkeur symmetrisch verdeeld rond de middenstijl. Deze zijpalen creëren meerdere magnetische fluxlussen om de magnetische flux effectief te verspreiden.
Reactorconstructie: De complete reactor omvat de spoel (5) die buiten de middenkolom (1) is gewikkeld.
Isolatie: Aan de boven- en onderkant van de spoel zijn isolerende eindringen aangebracht om deze te isoleren van de middenstijl en de jukken.
Optionele behuizing: Buiten de kern kan een behuizing worden geplaatst, die kan worden gevuld met lijm om alle onderdelen integraal met elkaar te verbinden.
C. Gunstige effecten
Verbeterd jukgebruik: het gebruik van materiaal met een hoge- verzadiging voor de middenstijl en het inbrengen in de jukken voorkomt vroegtijdige verzadiging van het jukferriet, waardoor de jukruimte effectief kan worden benut.
Compacte structuur en eenvoudige productie: het gebruik van ten minste twee zijkolommen met hoge{0}}permeabiliteit vormt meerdere magnetische fluxlussen, waardoor de magnetische flux wordt verspreid. Hierdoor kan de dikte van het jukdeel worden verminderd, wat leidt tot een compacte en gemakkelijk te vervaardigen structuur.
Voorkomt vroegtijdige verzadiging: Het ontwerp van de insteekdiepte zorgt ervoor dat het jukmateriaal wordt beschermd tegen voortijdige verzadiging.
III. Belangrijkste beweringen
Conclusie 1: Een magnetische kern van een reactor, omvattende een centrale pijler (1), een bovenste juk (2), een onderste juk (3) en ten minste twee zijposten (4) met hoge permeabiliteit, met het kenmerk dat:
De middenstijl (1) is tussen het middengedeelte van het bovenste juk (2) en het middengedeelte van het onderste juk (3) aangebracht.
De magnetische verzadigingsfluxdichtheid van de middenstijl (1) is groter dan die van het bovenste juk (2) en het onderste juk (3).
De zijkolommen (4) met hoge permeabiliteit zijn met tussenruimten tussen het bovenste juk (2) en het onderste juk (3) aangebracht, waarbij hun twee uiteinden zijn verbonden met respectievelijk de buitenranden van het bovenste juk (2) en het onderste juk (3).
Conclusie 2: De magnetische reactorkern volgens conclusie 1, waarbij beide uiteinden van de middelste pijler (1) respectievelijk in het bovenste juk (2) en het onderste juk (3) zijn gestoken, en een verhouding van de insteekdiepte D van elk uiteinde tot de jukdikte D′, D′D, voldoet aan de voorwaarde: D′D Groter dan of gelijk aan B1B1−B2, waarbij B1 de verzadigingsmagnetische fluxdichtheid van de middelste pilaar is (1), en B2 is de magnetische verzadigingsfluxdichtheid van het bovenste juk (2) en het onderste juk (3).
Conclusie 6: De magnetische reactorkern volgens conclusie 1, waarbij de centrale kolom (1) is gemaakt van een kern van metaalpoeder, en het bovenste juk (2) en het onderste juk (3) zijn gemaakt van ferriet.
Conclusie 9: Reactor, omvattende een spoel (5) en de magnetische reactorkern zoals beschreven in een van de voorgaande conclusies, waarbij de spoel (5) buiten de centrale pilaar (1) is gewikkeld.
