Résumé du brevet pourUS11430597B2: Noyau magnétique d'inducteur et inducteur l'utilisant
Ce brevet américain est l'équivalent américain du brevet chinois CN110770860B précédemment résumé, décrivant la même conception de cœur de réacteur en matériau hybride-.
I. Domaine abstrait et technique
L'invention concerne un noyau magnétique d'inducteur et un inducteur pour résoudre des problèmes tels qu'une utilisation insuffisante de l'espace, une grande taille de culasse et un risque de saturation précoce dans les inducteurs à noyau de poudre métallique classiques.
Structure clé : Un noyau magnétique composé de différents matériaux pour optimiser les performances et la taille :
Colonne du milieu : a une densité de flux magnétique à saturation (B1) plus élevée que les culasses.
Culasses supérieure et inférieure : ont une densité de flux magnétique à saturation (B2) inférieure à celle de la colonne du milieu.
Colonnes latérales hautement perméables magnétiquement- : au moins deux colonnes latérales sont utilisées pour compléter le circuit magnétique.
Avantage : La conception améliore l'utilisation du joug, permet d'obtenir une structure plus compacte et simplifie la production.
II. Description et configuration
A. Contexte
Les inducteurs à noyau de poudre métallique traditionnels, qui sont utilisés dans des applications à haute fréquence-comme les onduleurs photovoltaïques et les véhicules électriques, utilisent soit une structure d'inductance en anneau (difficile pour la production de masse), soit empilent des noyaux de poudre métallique en bloc dans une forme carrée (style de noyau E-). Ce dernier souffre d'une mauvaise utilisation de l'espace et présente un risque de saturation prématurée du matériau de l'étrier.
B. Solution et configuration
L'invention utilise une conception hybride matérielle et structurelle :
Composants de base :
Colonne du milieu (1) : matériau à densité de flux de saturation élevée, par exemple, noyau de poudre métallique (comme Sendust ou FeSiAl). C'est là que la bobine (5) est enroulée. Un entrefer optionnel peut être prévu sur la colonne du milieu.
Culasse supérieure (2) et culasse inférieure (3) : matériau à densité de flux de saturation inférieure, par exemple ferrite.
Colonnes latérales hautement perméables magnétiquement- (4) : au moins deux colonnes latérales sont disposées à un intervalle entre les jougs, reliant leurs bords extérieurs. Ces colonnes aident à disperser le flux magnétique en créant de multiples chemins et sont constituées d'un matériau ayant une perméabilité magnétique d'au moins 200, tel que de la ferrite ou un matériau amorphe.
Intégration structurelle pour éviter la saturation :
Les deux extrémités de la colonne médiane (1) sont insérées dans (ou pénètrent à travers) l'étrier supérieur (2) et l'étrier inférieur (3).
Condition cruciale de profondeur d'insertion (revendication 1) : Le rapport entre la profondeur d'insertion (d) et l'épaisseur de la culasse (D), Dd, doit être supérieur ou égal à B1B1−B2 pour empêcher le matériau de la culasse en ferrite à saturation inférieure de devenir saturé prématurément.
Assemblage de l'inducteur :
L'inducteur comprend une bobine (5) enroulée sur la colonne médiane (1).
Les extrémités supérieure et inférieure de la bobine peuvent comporter des anneaux d'extrémité isolants pour isoler la bobine des éléments centraux.
L'ensemble du noyau entier peut être enfermé dans un boîtier rempli de colle pour l'intégration.
C. Avantages
Utilisation améliorée des jougs : l'utilisation d'un noyau à saturation élevée-(colonne du milieu) et la profondeur de son insertion dans les jougs à saturation inférieure-empêchent les jougs de saturer prématurément, utilisant ainsi efficacement l'espace du noyau.
Structure compacte : au moins deux colonnes latérales à haute perméabilité -distribuent le flux magnétique, permettant de réduire l'épaisseur de la culasse, ce qui donne lieu à un appareil plus compact.
Production simplifiée : la conception structurée facilite une fabrication plus simple par rapport à d'autres conceptions hybrides ou annulaires.
III. Principales revendications
Revendication 1 (revendication indépendante) : Noyau magnétique d'inducteur, comprenant une culasse supérieure, une culasse inférieure, une colonne centrale et au moins deux colonnes latérales magnétiquement -perméables, caractérisé en ce que :
La colonne médiane est disposée entre les parties médianes des jougs.
Une bobine est enroulée sur la colonne médiane, et la densité de flux magnétique à saturation de la colonne médiane (B1) est supérieure à la densité de flux magnétique à saturation de chaque culasse (B2).
Les colonnes latérales sont disposées entre les jougs, reliant leurs bords extérieurs.
Surtout : deux extrémités de la colonne du milieu sont insérées dans les jougs et le rapport de profondeur d'insertion Dd est supérieur ou égal à B1B1−B2 (où d est la profondeur d'insertion et D est l'épaisseur du joug).
Revendication 2 : Noyau selon la revendication 1, dans lequel les deux extrémités de la colonne médiane pénètrent à travers la culasse supérieure et la culasse inférieure.
Revendication 3 : Noyau selon la revendication 1, dans lequel la perméabilité magnétique de chaque colonne latérale n'est pas inférieure à 200.
Revendication 6 : Noyau selon la revendication 1, dans lequel le matériau de la colonne centrale est un noyau en poudre métallique et les matériaux de la culasse sont de la ferrite.
Revendication 12 : Inducteur utilisant le noyau magnétique d'inducteur de l'une quelconque des revendications précédentes, avec une bobine enroulée sur la colonne centrale.
