قلب المفاعل ومفاعله

ملخص براءة اختراع لCN110770860B: قلب المفاعل والمفاعل الخاص به

I. المجال التجريدي والتقني

يوفر الاختراع قلبًا مغناطيسيًا للمفاعل ومفاعلًا تم تصميمهما لتحسين معدل استخدام حديد النير، وتحقيق هيكل مدمج، وتبسيط عملية التصنيع، خاصة لتطبيقات الترددات العالية- مثل محولات الطاقة الكهروضوئية ودوائر تعزيز المركبات الكهربائية.

الهيكل الرئيسي: تصميم أساسي مغناطيسي هجين باستخدام مواد ذات كثافات تدفق تشبع ونفاذية مختلفة.

العمود المركزي (1): مادة ذات كثافة تدفق مغناطيسي عالية التشبع (على سبيل المثال، مسحوق معدني أساسي مثل Sendust أو حديد السيليكون والألومنيوم).

النير العلوي (2) والنير السفلي (3): مادة ذات كثافة تدفق مغناطيسي منخفضة التشبع (على سبيل المثال، الفريت).

أعمدة جانبية عالية النفاذية (4): عمودان جانبيان على الأقل بنفاذية عالية (على سبيل المثال، مادة الفريت أو المواد غير المتبلورة، ذات نفاذية أكبر من أو تساوي 200).

ترتيب:

يتم ترتيب العمود الأوسط (1) بين المناطق الوسطى للنير العلوي والسفلي (2، 3)، مع ملف (5) ملفوف حوله.

يتم ترتيب الأعمدة الجانبية -عالية النفاذية (4) على مسافات بين الحواف الخارجية للمقرن العلوي والسفلي (2، 3).

الفائدة: يمنع تصميم المواد وبنية الدائرة المغناطيسية متعددة المسارات -المقرن من التشبع قبل الأوان، مما يؤدي إلى الاستفادة الفعالة من مساحة المقرن، وتشتيت التدفق المغناطيسي، والسماح بتقليل سمك المقرن.

ثانيا. خلفية ووصف الاختراع

أ. المشاكل الفنية للفن السابق

تواجه المفاعلات التقليدية عالية التردد-، والتي غالبًا ما تحل محل مفاعلات صفائح السيليكون الفولاذية التقليدية، العديد من التحديات:

المفاعلات الحلقية: عملية تعبئة صعبة وصعبة بالنسبة للإنتاج على نطاق واسع-.

المفاعلات الأساسية للمسحوق المعدني المكدس (النمط الأساسي-): على الرغم من أنها أفضل من الحلول الحلقية، إلا أن حلول التقنية السابقة لا تزال بها قيود:

حزمة الراتنج المغناطيسي: نفاذية منخفضة للراتنج المغناطيسي تحد من تحسين معدل استخدام النير.

تصميمات المواد الهجينة: على الرغم من أنها مدمجة وفعالة، إلا أنها غالبًا ما تواجه مشكلات في التصنيع، خاصة بالنسبة للأبعاد الأكبر.

قلب لوح الفريت/الدائرة المغناطيسية الهجينة: من الصعب جعل قلب لوح الفريت رقيقًا وينطوي على خطر التشبع المبكر في مادة الفريت.

ب. الحل والتكوين

يحل الاختراع مشاكل التقنية السابقة باستخدام بنية أساسية هجينة واختيار المواد لإدارة توزيع التدفق المغناطيسي والتشبع.

التكوين التفصيلي:

اختيار المواد الأساسية:

يتم اختيار مادة العمود المركزي (1) لتكون لها كثافة تدفق مغناطيسي مشبعة (B1​) أكبر من كثافة مادة النير العلوي (2) والنير السفلي (3) (B2​).

المواد المفضلة: العمود المركزي: قلب مسحوق معدني (سيندوست أو ألومنيوم سيليكون حديدي)؛ النير: الفريت.

تتمتع الأعمدة الجانبية -عالية النفاذية (4) بنفاذية أكبر من أو تساوي 200 ويفضل أن تكون مصنوعة من مادة الفريت أو مادة غير متبلورة.

الهيكل والتجمع:

يحتوي العمود المركزي (1) على ملف (5) ملفوف على الجزء الخارجي منه. يمكن توفير فجوة هوائية على العمود الأوسط (1).

وصلة المقرن: يمكن إدخال العمود الأوسط (1) في المقرين العلوي والسفلي أو حتى اختراقهما.

متطلبات عمق الإدراج: في حالة إدراجها، يُنص على أن تكون نسبة عمق الإدراج (D) إلى سمك النير (D′)، D′D، أكبر من أو تساوي B1​B1​−B2​​ لمنع مادة الفريت الخاصة بالنير من التشبع قبل الأوان.

الدعائم الجانبية: يتم وضع عمودين جانبيين (4) عاليي النفاذية على الأقل بين الحواف الخارجية للمقرن، ويفضل توزيعهما بشكل متماثل حول العمود الأوسط. تعمل هذه الأعمدة الجانبية على إنشاء حلقات تدفق مغناطيسي متعددة لتوزيع التدفق المغناطيسي بشكل فعال.

مجموعة المفاعل: يشتمل المفاعل الكامل على ملف (5) ملفوف خارج العمود المركزي (1).

العزل: يتم توفير حلقات نهاية عازلة في أعلى وأسفل الملف لعزله عن العمود المركزي والمقران.

غلاف اختياري: يمكن وضع علبة خارج القلب، والتي يمكن ملؤها بالغراء لتوصيل جميع الأجزاء بشكل متكامل.

ج. الآثار المفيدة

تحسين استخدام المقرن: يؤدي استخدام مادة التشبع العالية- للعمود المركزي وإدخالها في المقرن إلى منع التشبع المبكر لفريت المقرن، مما يسمح باستخدام مساحة المقرن بشكل فعال.

بنية مدمجة وسهولة التصنيع: يؤدي استخدام ما لا يقل عن -عمودين جانبيين عاليي النفاذية إلى تشكيل حلقات تدفق مغناطيسي متعددة، مما يؤدي إلى تشتيت التدفق المغناطيسي. وهذا يسمح بتقليل سمك جزء المقرن، مما يؤدي إلى هيكل مدمج وسهل التصنيع.

يمنع التشبع المبكر: يضمن تصميم عمق الإدخال حماية مادة النير من التشبع المبكر.

ثالثا. المطالبات الرئيسية

المطالبة 1: قلب مغناطيسي للمفاعل، يشتمل على عمود مركزي (1)، ونير علوي (2)، ونير سفلي (3)، وعمودين جانبيين على الأقل -عاليي النفاذية (4)، يتميز بما يلي:

يتم ترتيب العمود الأوسط (1) بين المنطقة الوسطى من النير العلوي (2) والمنطقة الوسطى من النير السفلي (3).

كثافة التدفق المغناطيسي التشبع للعمود المركزي (1) أكبر من كثافة التدفق المغناطيسي العلوي (2) والنير السفلي (3).

يتم ترتيب الأعمدة الجانبية عالية النفاذية (4) بين النير العلوي (2) والنير السفلي (3) على فترات، مع توصيل طرفيهما بالحواف الخارجية للنير العلوي (2) والنير السفلي (3) على التوالي.

المطالبة 2: النواة المغناطيسية للمفاعل للمطالبة 1، حيث يتم إدخال طرفي العمود المركزي (1) في النير العلوي (2) والنير السفلي (3)، على التوالي، ونسبة عمق الإدراج D لكل طرف إلى سمك النير D′، D′D، يفي بالشرط: D′D أكبر من أو يساوي B1​B1​−B2​، حيث B1​ هي كثافة التدفق المغناطيسي التشبع لـ العمود الأوسط (1)، وB2 هو تشبع كثافة التدفق المغناطيسي للنير العلوي (2) والنير السفلي (3).

المطالبة 6: النواة المغناطيسية للمفاعل الواردة في المطالبة 1، حيث يتكون العمود المركزي (1) من قلب مسحوق معدني، والنير العلوي (2) والنير السفلي (3) مصنوعان من الفريت.

المطالبة 9: مفاعل، يشتمل على ملف (5) والقلب المغناطيسي للمفاعل كما هو موصوف في أي من المطالبات السابقة، حيث يتم لف الملف (5) خارج العمود المركزي (1).