СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ФОРМЫ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ ДРОССЕЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК H01F7/02 H01F13/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изготовления дросселей, трансформаторов, электромагнитных переключателей.

Известно, что форма кривой намагничивания может изменяться за счет включения в состав магнитного материала различных примесей, механических напряжений, возникающих из-за различных внутренних деформаций в стальных листах в процессе изготовления магнитопровода, в результате специальной механической обработки магнитного материала, например, его холодная прокатка [1].

Известны способы изменения формы кривой намагничивания путем введения в магнитную цепь дросселя воздушного зазора [2].

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изменения формы кривой намагничивания путем дополнительной обработки (доводки) поверхности торцов разрезных ленточных магнитопроводов [3] (прототип).

Недостатком указанного способа является получение однозначных характеристик В(Н) вследствие несущественной нелинейности кривых намагничивания дросселя [4].

Задача изобретения - получение существенной нелинейности кривых намагничивания, а соответственно и их многозначности, что способствует появлению в таких устройствах принципиально новых явлений и эффектов, используемых в преобразовательной технике.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изменения формы кривой намагничивания дросселя, содержащего катушку с железным сердечником, выполненным из ленточной электротехнической стали, путем дополнительной обработки торцов сердечника, на поверхность торцов в различных местах наносят немагнитный диэлектрический материал в виде пленок или пластинок различной формы и размеров.

Диэлектрический материал наносят на поверхность предварительно обработанных торцов разрезных ленточных магнитопроводов в виде тонких пленок или пластинок небольшого размера или путем напыления. Для нанесения диэлектрика на торцы можно использовать метод напыления или нанесения электротехнического лака валиком или кисточкой в виде тонкой пленки по трафарету. Пластинки могут удерживаться на торцах за счет сил магнитного поля при соединении двух половинок магнитопровода.

Изменение формы кривой намагничивания здесь происходит за счет образования локальных внутренних напряжений, вследствие градиента диэлектрической проницаемости на стыке двух сред - диэлектрик и электротехнический материал. При плотно “припасованных” друг к другу поверхностях - верхнего и нижнего торцов, происходит резкое уменьшение магнитной проницаемости в местах расположения диэлектрика. Основной магнитный поток, замыкающийся по магнитопроводу, будет встречать на своем пути локальное магнитное сопротивление в большей или меньшей степени в зависимости от диэлектрической проницаемости материала диэлектрика, места расположения его по поверхности торцов, формы и размеров. Наносимый на поверхность торцов магнитопровода диэлектрик можно рассматривать как жесткую программу, так как ту или иную характеристику можно получить только для диэлектрической пластинки определенного размера, конфигуркации и места ее расположения на поверхности торцов.

Ниже приводятся данные по экспериментальному исследованию дросселя с катушкой, намотанной проводом ПЭЛ, диаметром 0,8 мм, числом витков 180 и ленточным магнитопроводом типа ПЛ, выполненным из холоднокатанной текстурованной стали марки 3405, толщиной 0,35 мм, высотой окна 80 мм, сечением торца (25×40) мм². В качестве диэлектрического материала использовались калька, электротехнический лак, электротехническая бумага и слюда. Для сравнения на всех представленных ниже графиках кривая намагничивания (1) является характеристикой дросселя без диэлектрических пластинок. Толщина применяемых пластинок (0,05-0,1) мм.

Фиг.1. Представлены зависимости В(Н) для дросселей с пластинками в виде квадратиков одного размера (1,3×1,3) мм², нанесенными на поверхность торцов магнитопровода в одних и техже местах (фиг.5), но с различной магнитной проницаемостью: кривая (2) - пластинка из слюды, (3) - из кальки, (4) - бумага, (5) - подложка от магнитной ленты.

Фиг.2. Представлены кривые В(Н) для дросселей с пластинками в виде квадратиков одного размера (3×3) мм², нанесенными на поверхность торцов магнитопровода в различных местах (фиг.6). Места расположения пластинок на торцах магнитопровода, выполненных из одного и того же материала, обозначены цифрами в соответствии с обозначениями кривых В(Н) фиг.2.

Фиг.3. Кривые В(Н) для дросселей с пластинками в виде квадратиков из кальки различных размеров: для характеристики (2) размер пластинок (2×2) мм², для кривой (3) - (1,3×1,3) мм², для кривой (4) - (3×3) мм², одинаково расположенных по поверхности торцов магнитопровода (фиг.5).

Фиг.4. Кривые В(Н) для дросселей с пластинками из электротехнической бумаги, расположенными на торцах магнитопровода в одном и том же месте (фиг.5), но различной конфигурации: для характеристики (2) в виде уголка размером (3×3) мм, шириной 1,5 мм и в виде квадратика размером (3×3) мм².

Под многозначностью нелинейной функции понимается то, что при определенном значении одной переменной другая переменная может принимать несколько значений. В нашем случае многозначными являются функции - кривая (3) на фиг.1, где индукция В может принимать различные значения от 0,8 до 1,2 Тл при одном и том же значении напряженности Н=0,8 А/м, также и кривая (3) на фиг.3, где индукция В может иметь три значения (0,8; 1,12; и 1,4) Тл при напряженности Н=0,92 А/м.

Явление многозначности полученных характеристик дросселей дает возможность применять их в различных аппаратах и устройствах без усложнения электрических схем и конструкций, а также без включения дополнительных линейных и нелинейных электромагнитных и полупроводниковых элементов, необходимых для получения таких характеристик. Например, такими устройствами могут быть силовые феррорезонансные стабилизаторы. Эффект "отрицательного" сопротивления в характеристике (3) фиг.3 дает возможность применения рассматриваемых дросселей в целом ряде устройств: в качестве генераторов колебаний, умножителей и делителей частоты, импульсных трансформаторов, магнитных усилителей, в силовых устройствах автоматики с параметрическими колебательными контурами [Л.5].

Таким образом, результаты исследования подтверждают, что при помощи нанесения диэлектрических пластинок на поверхность торцов магнитопровода можно получать дроссели с различными формами кривых намагничивания В(Н) - от однозначных до многозначных.

Библиографические источники

1. Рейнбот Г. Магнитные материалы и их применение. Пер. с нем. Под ред. А.А.Преображенского. - Л.: Энергия, 1974. - 384 с.

2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 552 с.

3. Косенко В.Л., Косенко А.И., Шевченко В.Н. Влияние разрезания и обработки торцов на электромагнитные параметры ленточных магнитопроводов //Электронная техника, серия 5, Радиодетали и радиокомпоненты. Вып.1 (62). 1986.

4. Косенко В.Л., Косенко А.И. Анализ электромагнитных параметров катушки с разрезанным магнитопроводом. Сб. - М.: Международная н-т конференция “Актуальные проблемы фундаметальных наук”, Россия, 1994.

5. Филиппов Е. Нелинейная электротехника. - М.: Энергия, 1968, - 504 с.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано не только в маломощных устройствах импульсной техники и цепях управления, но и в силовых цепях систем автоматики для обеспечения надежного срабатывания электромагнитных элементов при ступенчатом регулировании электрической энергии, подводимой к нагрузке, а также в устройствах преобразовательной техники, феррорезонансных цепях, стабилизаторах. Технический результат заключается в получении существенной нелинейности кривых намагничивания. Способ изменения формы кривой намагничивания дросселя, содержащего катушку с разрезным сердечником, выполненным из ленточной электротехнической стали, заключается в дополнительной обработке торцов его половин. Причем при соединении двух половин разрезного сердечника на их торцы наносят немагнитный диэлектрический материал в виде пленок или пластинок различной формы и размеров. Затем плотно припасовывают их поверхности друг с другом. 6 ил.

Способ изменения формы кривой намагничивания дросселей, содержащих катушку с разрезным сердечником, выполненным из ленточной электротехнической стали, путем дополнительной обработки его торцов, отличающийся тем, что на указанные торцы указанного разрезного сердечника наносят немагнитный диэлектрический материал в виде пленок или пластинок различной формы и размеров и плотно припасовывают их поверхности друг к другу.