ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК H01F27/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании электромагнитных устройств различного назначения трансформаторов, дросселей и т.п.

Цель изобретения упрощение и уменьшение трудоемкости изготовления многовитковой обмотки различных электромагнитных устройств трансформаторов, дросселей и т.п. витки которой выполнены из листового проводникового материала в виде набора плоских элементов одинаковой конфигурации с разрезом.

На фиг.1, 2 представлено электромагнитное устройство (разрез) на магнитопроводе типа ШЛ со скобами (фиг.1) и на магнитопроводе типа Б с круговыми кольцами (фиг.2); на фиг.3, 4 первая (фиг.3) и вторая (фиг.4) скобы; на фиг. 5, 6 первая (фиг.5) и вторая (фиг.6) скобы с другим расположением разреза; на фиг. 7 круговое кольцо с радиальным разрезом; на фиг.8, 9 один виток обмотки, состоящий из двух скоб (фиг.8) и двух круговых колец (фиг.9); на фиг. 10 изоляционная прокладка.

Электромагнитное устройство содержит магнитопровод 1 и обмотку, выполненную в виде набора плоских элементов одинаковой конфигурации с разрезом, изготовленных из листового проводникового материала, каждый элемент представляет собой скобу с разрезом, смещенным параллельно одной из осей симметрии, каждый виток обмотки образуют два элемента первый 2 и второй 3, сложенные и соединенные вместе, причем один из элементов повернут относительно другого на 180^о вокруг упомянутой оси симметрии, оставшиеся одинарными части элементов образуют однослойные контактные площадки 4 для соединения витков в многовитковую обмотку и для присоединения внешних проводников. Одна сторона первого элемента 2 каждого предыдущего витка соединена с другой стороной второго элемента 3 каждого последующего витка, образуя многовитковую обмотку, а первая и последняя контактные площадки 4, оставшиеся свободными, служат для присоединения внешних проводников, между витками, каждый из которых состоит из первого 2 и второго 3 элементов, помещена межвитковая изоляция изоляционная прокладка 5.

Электромагнитное устройство, элементы которого представляют собой скобу с несимметричным разрезом, может быть выполнено на магнитопроводах типа Ш, ШЛ, ПЛ, ТЛ и др.

При использовании ферритовых магнитопpоводов типа Б, Ч, БЧ, ПК, КВ и др. элементы обмотки должны быть выполнены в виде круговых колец с радиальным разрезом, при этом каждый виток обмотки образуют два кольца, сложенные и соединенные вместе, причем одно из колец повернуто вокруг центра на некоторый угол.

Величина смещения разреза скобы от ее оси симметрии и угол, на который повернуто одно из колец, должны быть достаточны для образования контактных площадок и составляют 5-10% длины витка (18-36^о).

Для получения витка первый 2 и второй 3 элементы могут быть соединены между собой по всей прилегающей поверхности, за исключением контактных площадок 4, или только по части прилегающей поверхности, составляющей 5-15% площади элемента.

При соединении элементов только по части их поверхности уменьшается поверхностный эффект, т. е. явление оттеснения тока к внешней поверхности проводника под действием собственного переменного магнитного поля. Это приводит к уменьшению необходимого сечения проводникового материала и к снижению объема и массы устройства.

Изоляция витков, образующих обмотку, может быть различной. В частности, витки обмотки, каждый из которых образован из двух элементов, после их соединения в многовитковую обмотку могут быть обмотаны изоляционной лентой, например конденсаторной или микалентной бумагой вполнахлеста.

Однако в ряде случаев наиболее целесообразным является использование плоских изоляционных прокладок, выполненных в виде пластин из листового изоляционного материала. Изоляционные прокладки 5 выполняются одинаковыми по форме с элементами 2, 3 и должны иметь разрез.

Разрез может быть сделан в любом месте элемента, в частности с той же стороны прокладки, что и у элемента, однако лучше всего, если разрез в изоляционных прокладках совпадает с упомянутой осью симметрии, параллельной разрезу в элементах, а изоляционные прокладки установлены в одинаковом положении с элементами, т.е. так, чтобы разрез у элементов 2, 3 и изоляционных прокладок был с одной стороны.

Устройство работает следующим образом.

При использовании устройства в качестве трансформатора после подключения его первичной обмотки (не показана) к источнику напряжения переменного тока по этой обмотке протекает ток холостого хода. Этот ток создает переменный магнитный поток, который, замыкаясь по магнитопроводу 1, пронизывает одновременно первичную и вторичную обмотки и наводит в них ЭДС необходимой величины. К первой контактной площадке 4 второго элемента 3 первого витка и к второй контактной площадке 4 первого элемента 2 последнего витка обмотки подключается нагрузка, по которой протекает переменный ток.

При использовании устройства в качестве дросселя после подачи переменного или пульсирующего напряжения на первую контактную площадку 4 второго элемента 3 первого витка и на вторую контактную площадку 4 первого элемента 2 последнего витка по обмотке, состоящей из первых 2 и вторых 3 элементов, протекает ток, который создает в магнитопроводе 1 переменный ток и индуктирует в обмотке ЭДС.

Основная особенность конструкции данного электромагнитного устройства заключается в том, что в нем одна или несколько обмоток выполнены из отдельных элементов деталей одинаковой конфигурации (скоб или круговых колец) с разрезом.

Эти элементы вырубаются (вырезаются) из листового проводникового материала или изгибаются "на ребро" из полосы нужной ширины. Изоляционные прокладки между витками также выполнены в виде детали одинаковой конфигурации, форма которой аналогична форме указанных элементов. Изоляционные прокладки вырезаются (вырубаются) из листового изоляционного материала.

Обмотка электромагнитного устройства, выполненная из отдельных элементов, может занимать все окно магнитопровода, например в дросселях фильтра, или только его часть по ширине или высоте. Оставшаяся площадь окна в этом случае занята другими обмотками. При этом или ширина элемента равна всей ширине окна, а оставшуюся площадь окна по высоте занимают другие обмотки, или ширина элемента равна части ширины окна, а оставшуюся часть ширины окна по всей его высоте занимают другие обмотки.

Основное отличие настоящего электромагнитного устройства от известных, в которых также применены плоские элементы с разрезом, заключается в том, что разрез в элементах (скобах) смещен параллельно одной из осей симметрии или выполнен радиальным (для круговых колец), каждый виток обмотки образуют два элемента, сложенные и соединенные вместе, причем один из элементов (одна из скоб) повернут относительно другого на 180^о вокруг упомянутой оси или один из элементов (одно из круговых колец) повернут вокруг центра на некоторый угол. В результате такого соединения образуются части элементов, несоединяемые вместе, которые расположены в разных плоскостях и являются контактными площадками для соединения витков в многовитковую обмотку и для присоединения внешних проводников.

Указанное выполнение разреза, образование витка только из двух элементов и описанное их взаимное расположение позволило упростить обмотку и снизить трудоемкость изготовления устройства. Это обеспечивается за счет того, что в данном устройстве все части элементов, которые служат для соединения двух элементов в виток, и контактные площадки для соединения витков в многовитковую обмотку расположены с одной стороны относительно магнитопровода, отсутствует необходимость смещения элементов по продольной оси на толщину материалов элемента, так как в настоящем устройстве элементы, образующие виток, расположены в одной плоскости (что особенно наглядно видно в обмотке, состоящей из круговых колец).

Указанное соединение витков в многовитковую обмотку позволяет также при различной конфигурации элементов (скоба или круговое кольцо) применить данное устройство при использовании магнитопроводов различных типов, что расширяет область применения устройств с обмотками, выполненными из плоских элементов.

Использование: в электротехнике, в частности при проектировании трансформаторов дросселей и т.п. Сущность изобретения: устройство содержит магнитопровод и обмотку, выполненную в виде набора плоских элементов одинаковой конфигурации с разрезом, изготовленных из листового проводникового материала. Каждый элемент представляет собой скобу с разрезом, смещенным параллельно одной из осей симметрии, каждый виток обмотки образует два элемента, сложенные и соединенные вместе, причем один из элементов повернут относительно другого на 180° вокруг упомянутой оси симметрии. Оставшиеся одинарными части элементов образуют однослойные контактные площадки для соединения витков в многовитковую обмотку, при этом одна сторона первого элемента каждого предыдущего витка соединена с другой стороной второго элемента каждого последующего витка, образуя многовитковую обмотку. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее обмотку в виде набора плоских элементов, изготовленных из листового проводникового материала одинаковой конфигурации, каждый из которых имеет разрез, отличающееся тем, что каждый виток обмотки образуют два сложенных и соединенных вместе плоских элемента, при этом концевые участки каждого из элементов расположены в разных плоскостях, а разрезы элементов смещены относительно друг друга с образованием двух однослойных контактных площадок, одна из которых соединена с контактной площадкой предыдущего витка, а другая с контактной площадкой последующего витка, с образованием многовитковой обмотки, а оставшиеся свободными первая и последняя контактные площади предназначены для присоединения внешних проводников. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый элемент выполнен в виде скобы, при этом одна из двух скоб, образующих виток, повернута относительно ее оси симметрии, параллельной разрезу, на 180^o. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый элемент выполнен в виде кольца с радиальным разрезом, при этом одно из двух колец, образующих виток, повернуто вокруг центра на угол, достаточный для образования контактных площадок. 4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что два элемента, образующих виток, соединены между собой по всей поверхности. 5. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что два элемента, образующих виток, соединены между собой по части поверхности указанных элементов, составляющей 5 15% от площади элемента, вблизи разреза каждого элемента. 6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что оно снабжено магнитопроводом. 7. Устройство по пп. 1 6, отличающееся тем, что между витками обмотки помещены изоляционные прокладки с разрезом, имеющие ту же форму, что и элементы. 8. Устройство по пп. 1 7, отличающееся тем, что разрез в изоляционных прокладках совпадает с ее продольной осью симметрии, а изоляционные прокладки установлены в одинаковом положении с элементами.