Изобретение относится к электронике и может быть использовано в радиотехнике для преобразования переменного напряжения.
Известен трансформатор напряжения, состоящий, в классическом исполнении, из магнитопровода и намотанных на него двух электрических обмоток. Передача энергии из одной цепи в другую производится благодаря явлению взаимной индукции [см. Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. Издание девятое, переработанное и дополненное. М.: Высшая школа, 1996 г., 639 с.]. Коэффициент трансформации определяется только соотношением количества витков выше упомянутых обмоток (за вычетом потерь).
Недостатком его является громоздкость элементов конструкции, связанная с наличием двух обмоток - первичной и вторичной.
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является магнитоэлектрический преобразователь напряжения, представляющий собой образец из композиционного феррит-пьезоэлектрического материала в форме тонкого диска, на нижней и верхней поверхностях которого нанесены тонкие металлические контакты [см. Патент №99246 от 10.11.2010].
Недостатком известного магнитоэлектрического преобразователя напряжения является сложность намотки требуемого количества витков катушки индуктивности (определяющих коэффициент преобразования напряжения), обусловленная использованием в качестве диэлектрика образца в форме тонкого диска.
Задача, на решение которой направлено заявляемое решение, состоит в модернизации конструктивного исполнения и повышении эффективности действия преобразователя.
Для решения данной задачи предложен магнитоэлектрический трансформатор, состоящий из катушки индуктивности, намотанной на магнитоэлектрический конденсатор, диэлектриком которого является объемный феррит-пьезоэлектрический композиционный материал, диэлектрик конденсатора выполнен в форме стержня, геометрические размеры которого соответствуют условию механического резонанса, причем выходное напряжение снимается с катушки индуктивности.
Предлагаемое изобретение позволяет получить следующие технические результаты: модернизация конструктивного исполнения, технологичность управления трансформатором и повышение эффективности действия преобразователя.
Для пояснения предлагаемого изобретения предложен чертеж, где изображен общий вид магнитоэлектрического трансформатора.
Устройство представляет собой магнитоэлектрический конденсатор, изготовленный из композиционного феррит-пьезоэлектрического материала в форме стержня 3, на нижней и верхней поверхностях которого нанесены тонкие металлические контакты 1, предназначенные для подачи входного сигнала. На конденсатор намотана катушка индуктивности 2, содержащая N витков.
Устройство работает следующим образом: к электродам прикладывается переменное напряжение частотой f, создающее в пьезоэлектрической фазе вынужденные механические деформации. Эти деформации, посредством механического взаимодействия, передаются в ферритовую подсистему, где, вследствие магнитострикции, возникает переменная намагниченность, приводящая к изменению магнитного потока, пронизывающего намотанную на образец катушку, что приводит к возникновению ЭДС индукции. При совпадении частоты входного электрического напряжения с частотой механического резонанса стержня наступает резонансное увеличение амплитуды вынужденных колебаний, приводящее к пиковому увеличению амплитуды выходного напряжения.
В отличие от прототипа, магнитоэлектрический трансформатор представляет собой не образец из композиционного феррит-пьезоэлектрического материала в форме тонкого диска, а объемный феррит-пьезоэлектрический композит в форме стержня, что приводит к улучшению конструкции и повышению эффективности действия преобразователя. Кроме того, в отличие от магнитоэлектрического трансформатора, содержащего слоистую структуру, состоящую из механически связанных между собой пьезоэлектрической и двух магнитострикционных пластинок и намотанную на них катушку индуктивности [см.S. Dong, J.F. Li, D.Viehland, J.Cheng, L.E.Cross. A strong magnetoelectric voltage gain effect in magnetostrictiv-piezoelectric composite // Applied Physics Letters, 2004, v.83, №16, p.1354], управление осуществляется не магнитным, а электрическим полем, что позволяет заменить катушку индуктивности во входной цепи на конденсатор малой емкости, что приводит к уменьшению потерь энергии.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет модернизировать конструктивное исполнение, повысить технологичность управления трансформатором, повысить эффективность действия преобразователя и уменьшить потери энергии во входной цепи.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КОЛЬЦЕВОЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР С ПОДМАГНИЧИВАНИЕМ | 2014 |
|
RU2562067C1 |
Магнитоэлектрический преобразователь ток - напряжение с удвоением частоты | 2016 |
|
RU2642497C1 |
ГИРАТОР СВЧ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ | 2008 |
|
RU2357356C1 |
СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО СЕТЯМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ | 2020 |
|
RU2749963C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК | 2020 |
|
RU2739161C1 |
БЕСПРОВОДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИЕМНИК И СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ | 2011 |
|
RU2481689C1 |
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ БЛОКА ПИТАНИЯ | 2009 |
|
RU2412522C1 |
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ | 2013 |
|
RU2526293C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ | 2012 |
|
RU2522128C1 |
МНОГОСЛОЙНАЯ КЕРАМИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОСТРУКТУРА С МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ | 2011 |
|
RU2491684C2 |
Изобретение относится к электронике и может быть использовано в радиотехнике для преобразования переменного напряжения. Магнитоэлектрический трансформатор представляет собой структуру, состоящую из катушки индуктивности, намотанной на магнитоэлектрический конденсатор, диэлектриком которого является объемный феррит-пьезоэлектрический композиционный материал в форме стержня, геометрические размеры которого соответствуют условию механического резонанса. При подаче на конденсатор переменного напряжения в пьезоэлектрической фазе диэлектрика создаются механические деформации, которые передаются в ферритовую фазу, где, вследствие магнитострикции, возникает переменная намагниченность, которая индуцирует эдс в намотанной на образец катушке индуктивности. При совпадении частоты входного электрического напряжения с частотой механического резонанса стержня наступает резонансное увеличение амплитуды вынужденных колебаний, приводящее к пиковому увеличению амплитуды выходного напряжения. В качестве диэлектрика использован объемный феррит-пьезоэлектрический материал в форме стержня, а во входной цепи катушка индуктивности заменяется обкладками конденсатора, что обеспечивает технический результат, состоящий в модернизации конструктивного исполнения, повышении технологичности управления, эффективности действия преобразователя и уменьшении потерь энергии во входной цепи. 1 ил.
Магнитоэлектрический трансформатор, представляющий структуру из катушки индуктивности и магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный феррит-пьезоэлектрический композиционный материал, отличающийся тем, что диэлектрик конденсатора выполнен в форме стержня, геометрические размеры которого соответствуют условию механического резонанса, причем выходное напряжение снимается с катушки индуктивности.
Газовый редуктор для газопламенной обработки металлов | 1953 |
|
SU99246A1 |
В. Д. РЫБКИН, В. А. Кайтмазов, Э. С. Тентлери Е. Е. Штейнман | 0 |
|
SU320689A1 |
US 6492763 В2, 10.12.2002 | |||
US 67504765 В2, 22.06.2007 | |||
US 2006049717 А, 09.03.2005 | |||
CN 201359903 Y, 09.12.2009 | |||
ЕР 1092980 А1, 18.04.2001. |
Авторы
Даты
2013-02-27—Публикация
2011-03-16—Подача