สรุปสิทธิบัตรสำหรับUS11430597B2: ตัวเหนี่ยวนำแกนแม่เหล็กและตัวเหนี่ยวนำใช้ตัวเดียวกัน
สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกานี้เป็นผลงานที่เทียบเท่ากับสิทธิบัตรของจีน CN110770860B ที่สรุปไว้ก่อนหน้านี้ โดยบรรยายถึงการออกแบบแกนเครื่องปฏิกรณ์วัสดุแบบไฮบริด-แบบเดียวกัน
I. บทคัดย่อและสาขาเทคนิค
สิ่งประดิษฐ์นี้จัดให้มีแกนแม่เหล็กตัวเหนี่ยวนำและตัวเหนี่ยวนำเพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การใช้พื้นที่ไม่เพียงพอ ขนาดแอกขนาดใหญ่ และความเสี่ยงที่ตัวเหนี่ยวนำแกนผงโลหะทั่วไปจะอิ่มตัวเร็ว
โครงสร้างหลัก: แกนแม่เหล็กประกอบด้วยวัสดุที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและขนาด:
คอลัมน์กลาง: มีความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัว (B1) สูงกว่าแอก
แอกบนและล่าง: มีความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัว (B2) ต่ำกว่าคอลัมน์กลาง
คอลัมน์ด้านข้างที่มีสนามแม่เหล็กสูง-: มีการใช้คอลัมน์ด้านข้างอย่างน้อย 2 คอลัมน์เพื่อทำให้วงจรแม่เหล็กสมบูรณ์
ประโยชน์ที่ได้รับ: การออกแบบปรับปรุงการใช้งานแอก ทำให้ได้โครงสร้างที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น และทำให้การผลิตง่ายขึ้น
ครั้งที่สอง คำอธิบายและการกำหนดค่า
ก. ความเป็นมา
ตัวเหนี่ยวนำแกนผงโลหะแบบดั้งเดิม ซึ่งใช้ในการใช้งานความถี่สูง- เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และยานพาหนะไฟฟ้า จะใช้โครงสร้างตัวเหนี่ยวนำแบบวงแหวน (ยากสำหรับการผลิตจำนวนมาก) หรือแกนผงโลหะแบบบล็อกซ้อนเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม (รูปแบบแกน E-) หลังประสบปัญหาการใช้พื้นที่ไม่ดีและมีความเสี่ยงที่วัสดุแอกจะอิ่มตัวก่อนเวลาอันควร
B. โซลูชันและการกำหนดค่า
การประดิษฐ์นี้ใช้วัสดุและการออกแบบไฮบริดโครงสร้าง:
ส่วนประกอบหลัก:
คอลัมน์กลาง (1): วัสดุที่มีความหนาแน่นฟลักซ์อิ่มตัวสูง เช่น แกนผงโลหะ (เช่น Sendust หรือ FeSiAl) นี่คือจุดที่ขดลวด (5) ถูกพัน อาจมีช่องว่างอากาศเสริมที่คอลัมน์กลาง
แอกบน (2) และแอกล่าง (3): วัสดุที่มีความหนาแน่นฟลักซ์อิ่มตัวต่ำกว่า เช่น เฟอร์ไรต์
คอลัมน์ด้านข้างที่ซึมเข้าไปได้ทางแม่เหล็กสูง (4): คอลัมน์ด้านข้างอย่างน้อย 2 คอลัมน์ถูกจัดเรียงในช่วงเวลาระหว่างแอก โดยเชื่อมต่อขอบด้านนอกของพวกมัน คอลัมน์เหล่านี้ช่วยกระจายฟลักซ์แม่เหล็กโดยการสร้างหลายเส้นทางและทำจากวัสดุที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กไม่ต่ำกว่า 200 เช่นเฟอร์ไรต์หรือวัสดุอสัณฐาน
บูรณาการโครงสร้างเพื่อป้องกันความอิ่มตัว:
ปลายทั้งสองของเสากลาง (1) สอดเข้าไปใน (หรือทะลุผ่าน) แอกบน (2) และแอกล่าง (3)
เงื่อนไขความลึกของการแทรกที่สำคัญ (ข้อถือสิทธิข้อ 1): อัตราส่วนของความลึกของการแทรก (d) ต่อความหนาของแอก (D), Dd จะต้องสูงกว่าหรือเท่ากับ B1B1−B2 เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุแอกเฟอร์ไรต์ที่มีความอิ่มตัวต่ำกว่าอิ่มตัวก่อนเวลาอันควร
การประกอบตัวเหนี่ยวนำ:
ตัวเหนี่ยวนำมีขดลวด (5) พันอยู่ที่เสากลาง (1)
ปลายด้านบนและด้านล่างของขดลวดอาจมีวงแหวนปลายฉนวนเพื่อแยกขดลวดออกจากองค์ประกอบหลัก
สามารถใส่ส่วนประกอบหลักทั้งหมดไว้ในตัวเครื่องซึ่งเต็มไปด้วยกาวสำหรับการประกอบเข้าด้วยกัน
ค. ข้อดี
ปรับปรุงการใช้แอก: การใช้แกนที่มีความอิ่มตัวสูง- (คอลัมน์กลาง) และความลึกของการแทรกเข้าไปในแอกอิ่มตัวที่ต่ำกว่า- เพื่อป้องกันไม่ให้แอกอิ่มตัวตั้งแต่เนิ่นๆ โดยใช้พื้นที่แกนกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โครงสร้างที่กะทัดรัด: คอลัมน์ด้านข้างที่มีความสามารถในการซึมผ่านสูง-สูงอย่างน้อยสองคอลัมน์จะกระจายฟลักซ์แม่เหล็ก ทำให้ความหนาของแอกลดลง ส่งผลให้อุปกรณ์มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น
การผลิตแบบง่าย: การออกแบบที่มีโครงสร้างช่วยให้การผลิตง่ายขึ้นเมื่อเทียบกับการออกแบบแบบไฮบริดหรือแบบวงแหวนอื่นๆ
III. การเรียกร้องหลัก
ข้อถือสิทธิที่ 1 (ข้อเรียกร้องอิสระ): แกนแม่เหล็กเหนี่ยวนำ ซึ่งประกอบด้วยแอกบน แอกล่าง คอลัมน์กลาง และคอลัมน์ด้านข้างที่สามารถซึมผ่านแม่เหล็กได้อย่างน้อยสองคอลัมน์- โดยมีคุณลักษณะดังนี้:
คอลัมน์กลางถูกจัดวางระหว่างส่วนตรงกลางของแอก
ขดลวดถูกพันไว้ที่คอลัมน์กลาง และความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัวของคอลัมน์กลาง (B1) นั้นสูงกว่าความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัวของแต่ละแอก (B2)
คอลัมน์ด้านข้างถูกจัดวางระหว่างแอกโดยเชื่อมต่อขอบด้านนอก
สิ่งที่สำคัญที่สุด: ปลายทั้งสองด้านของคอลัมน์กลางถูกสอดเข้าไปในแอก และอัตราส่วนความลึกของการแทรก Dd จะสูงกว่าหรือเท่ากับ B1B1−B2 (โดยที่ d คือความลึกของการแทรก และ D คือความหนาของแอก)
ข้อถือสิทธิที่ 2: แกนกลางของข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งปลายทั้งสองของเสากลางทะลุผ่านแอกบนและแอกล่าง
ข้อถือสิทธิที่ 3: แกนกลางของข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กของแต่ละคอลัมน์ด้านข้างไม่ต่ำกว่า 200
ข้อถือสิทธิที่ 6: แกนกลางของข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งวัสดุเสาตรงกลางเป็นแกนผงโลหะ และวัสดุแอกเป็นเฟอร์ไรต์
ข้อถือสิทธิที่ 12: ตัวเหนี่ยวนำที่ใช้แกนแม่เหล็กตัวเหนี่ยวนำของข้อถือสิทธิใดๆ ก่อนหน้านี้ โดยมีขดลวดพันอยู่ที่เสากลาง
