Магнитопровод, преимущественно для широкополосного дросселя

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к магнитопроводам для трансформаторных устройств и дросселей. Целью яллнется повышение суммарной магнитной проницаемости и добротности в широкой полосе частот при сохранении габаритов. Магнитопровод содержит п кольцевых сердечников из различных ферромагнитных материалов, площади активных сечений которых обратно пропорциональны магнитным пронкцаемосчг м их материалов, а критические частоты магнитных материалов сердечников равномерно распределены в полосе рабочих частот. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Н 01 F 27/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (21) 4443922/07 (22) 20.06.88 (46) 23 02 9 1. Бюл. № 7 (72) Ю.С.Русин и А.М.Чепарухин (53) 62 1. 3.042. 1 2 (088 .8) (56) Патент США ¹ 4520335, кл, Н 01 F 27/24, 1984.

-Авторское свидетельство СССР № 1524099, кл. Н 01 F 17/00, 1988. (54) МАГНИТОПРОВОД, 1РЕИМУДЕСТВЕННО

ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДРОССЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к магнитопроводам

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к области трансформаторостроения, электрических машин и магнитопроводов для них.

Целью изобретения является повышение суммарной магнитной проницаемости и добротности в широкой полосе частот при сохранении габаритов.

На фиг. 1 представлен частотный спектр магнитной проницаемости маг— нитомягких материалов, на фиг. 2 и Э - примеры геометрического сопряжения тороидальных сердечников, на фиг. 4 — частотный спектр магнитной проницаемости (p) низкочастотной модели составного магнитопровода и его компонент; на фиг. 5 — экспериментальные кривые частотной зависимости добротности составного низкочастотного магнитопровода и его ком„„SU„, 1629921 А 1 для трансформаторных устройств и дросселей, Целью является повышение суммарной магнитной проницаемости и добротности в широкой полосе частот при сохранении габаритов. Магнитопровод содержит и кольцевых сердечников из различных ферромагнитных материалов, площади активных сечений которых обратно пропорциональны магни-.ным пропицаемост..м их материалов, а критические частоты магнитных материалов сердечников равномерно распределены в полосе рабочих частот.

7 ил. понент, на фиг. 6 — частотнь и спектр магнитной проницаемости (P) высокочастотной модели составного магнитопровода и его компонент, на фиг. 7 экспериментальные кривые частoTHoH зависимости добротности составного высокочастотного магнитопровода и его компонент.

Техническая сущность изоб.."тения состоит в оптимальном выборе I; предельном использсвании магнитных параметров компонент магнитопровода.

Причем реализация параметров компонент будет осуществлена тем полнее, чем уже окажется полоса частот между критическими частотами компонент,, например, когда частоты компонент чередуются не шире, чем через октаву

f ;, =.- f.," (i = 1, и-1) .

1629921

Принцип выбора доли компонент в составе композиционного магнитопровода диктуется требованием выравнивания на низких частотах параметров, пропорциональных их магнитным проводимостям

1;S; = (u;+,S;+((1 -.1, П-1), где п — число компонент в составе магнитопровода, - магнитная проницаемость, S — площадь активного сечения

i-й компоненты.

Эквивалентная магнитная проницаемость составного тороидального магнитопровода Р > из геометрически сопряженных тороидальных сердечников компонент выражается через магнитные проницаемости магнитных материалов компонент и; соотношениями: е \ y,

Обеспечивать в полосе частот до

Fì кс с f,«н максимальную эквивалент-30 ную магнитную проницаемость возможно," если максимально произведение 13 л.

Г . А это достигается тогда, когЭ ракс да максимален числитель выражения (1) . Последнее приводит к требованию обеспечения постоянства слагаемых, т.е. Р; Ь; = (О; 1 Ь„,,или 0; h

=p;«h ;„, (2).

То есть наибольшая суммарная магнитная проницаемость в широкой поло- 40 се частот может быть достигнута при использовании в магнитопроводе геометрически сопряженных сердечников из магнитомягких материалов, критические частоты которых равномерно 45 распределены в заданном интервале рабочих частот, причем магнитные пров«>димости компонент выбираются в силу условия (2) равными. Hpê равных магнитных проводимостях компонент сис" темы при увеличении частоты в районе каждой последующей Г ка общая проводимость равномерно снижается за счет последовательного выключения из общей магнитной цепи отдельных и рав55

HbK по величине магнитных проволимостей компонент, оставаясь при этом выше, чем индуктивность сплошного сердечника кпи составного, матерчалы которого подбираются по другим критериям.

В тороидальной конструкции (фиг.2 и 3), в которой обеспечено геометрическое сопряжение компонент сердечника 1-3, имеет место их единая центральная симметрия и должны геометрически сочетаться наружные d и внутренние d диаметры компонент, т ° е дн дьн где i=1 п 1 ьн;н (фиг.2), или при разных высотах h, они имеют одинаковые наружные и внутр е н ни е диаме тр ы (фиг . 3) .

Выполнить условие оптимального отбора критических частот f компонент с достаточным приближением возможно, используя весь арсенал известных классов ферромагнетиков, в том числе ленточные металлические и аморфные материалы с толщиной лент от 0,5 до 0,05 мм.

Экспериментальная проверка предлагаемого устройства проводилась на двух физических моделях, одна из которых быпа выполнена с использованием в качестве компоненf серцечников из железо-никелевых сплавов марок

80nXC („, =- 10 кГц) и >0;.: (й,, л 50 кГц), а вторая — на базе cFp дечников из железо-никелевого сплава 80НКС и феррита марки 2000 НМ) (f > 400 кГц). астотные характеристики эквивалентной магнитной проницаемости с>ставного магнитопровода (кривая 2) и er о компонент (кривые 1«и 3) для первой модели приведены на фиг. 4 и 5, то же для второй модели — на фиг. 6: для составного магнитспровода — кривая 5, для его компонент— кривые 3 и 4, Частотные характеристики электрической добротности магнитопровода (кривая 2) и его компонент (кривые 1 и 3) для первой модели приведены на фиг, 5, то же для второй модели — на фиг, 7: кривая 5 — для магнитопровода, для его компонент— кривые (3 и 4) .

Из кривых видно, что цля первой модели эквивалснтная магнитная проницаемость составного магнитопровода на 46-707. выше аналогичного параметра компоненты с большей электрической добротностью.

Указанное преимущество первой модели реализуется до частоты порядка

40 кГц, выше которой неэффективно

5 16299 использовать обе компоненты составного магнитопровода иэ-за близости к этой частоте их критических частот.

Во второй модели преимущества составного магнитопровода достаточно

5 заметны и составляют порядка 27Х по индуктивности и 10-кратного превышения по добротности вплоть до частоты 200 кГц.

Формула изобретЕния

Маг нитопр овод, преимущественно для широкополосного дросселя, содержащий и кольцевых сердечников из различных ферромагнитных материалов, 21 отличающийсятем,что,с целью повышения суммарной ма. нитной проницаемости и добротности в широкой полосе частот при сохранении габаритов, площади активных сечений сердечников обратно пропорциональны магнитным проницаемостям их материалов, а критические частоты магнитных материалов сердечников f равны ко соответственно к где i = 1...п, Макс максимальная частота рабо чего диапазона.

Щ3П й

50! 629921

Alp

1629921

Составитель О.Варламов

Редактор В,Бугренкова .Техред A.Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 440 Тираж 353 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при I Khl. СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, .01