ЛИНЕЙНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК H01F17/06 H02K27/30 H01F30/06 H01F38/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к электромагнитным устройствам, таким как электрические трансформаторы и элементы индуктивности, и, в частности, к линейному электромагнитному устройству, такому как линейный трансформатор, линейный элемент индуктивности или аналогичное устройство.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На фиг. 1 показан пример электромагнитного устройства 100, которое может представлять собой элемент индуктивности или трансформатор. Электромагнитное устройство 100 содержит множество электрических проводников, провода или обмотки 102 обмотанные или намотанные вокруг ферромагнитного сердечника 104. Сердечник 104 представляет собой электромагнитный материал и намагничивается в ответ на электрический ток, протекающий в обмотках 102. Магнитный поток, показанный пунктирными линиями 106 и 108, также создан электромагнитным устройством 100 в ответ на электрический ток, протекающий через обмотки 102. Согласно изображению на фиг. 1, магнитный поток 106 и 108 будет протекать по траектории через сердечник 102 и в свободном пространстве вокруг электромагнитного устройства 100. Соответственно, магнитный поток 106 и 108, протекающий в свободном пространстве вокруг электромагнитного устройства 100, не создает какого-либо полезного энергетического соединения или какой-либо полезной передачи энергии и является неэффективным. Вследствие этой неэффективности такие электромагнитные устройства из уровня техники, элементы индуктивности, трансформаторы и т.п. обычно требуют большие, более тяжелые электромагнитные сердечники и дополнительные обмотки для обеспечения преобразования или передачи необходимой энергии.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним из примеров реализации линейное электромагнитное устройство, такое как линейный элемент индуктивности, трансформатор или аналогичное устройство, может содержать сердечник, в котором обеспечена возможность создания магнитного потока. Устройство может также содержать отверстие сквозь сердечник. Устройство может дополнительно содержать первый проводник, размещенный в отверстии и проходящий через сердечник. Первый проводник может иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Электрический ток, протекающий через первый проводник, создает вокруг него магнитное поле, причем по существу все магнитное поле поглощено сердечником для создания в нем магнитного потока.

В соответствии еще с одним примером реализации линейное электромагнитное устройство может содержать сердечник, в котором обеспечена возможность создания магнитного потока. Электромагнитное устройство может также содержать отверстие сквозь сердечник и первый проводник, размещенный в отверстии и проходящий через этот сердечник. Первый проводник может иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Электрический ток, протекающий через первый проводник, создает вокруг него магнитное поле, причем по существу все магнитное поле поглощено сердечником для создания в нем магнитного потока. Электромагнитное устройство может также содержать второй проводник, размещенный в отверстии и проходящий через сердечник. Второй проводник может иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение для приема электродвижущей силы, переданной сердечником.

В соответствии еще с одним примером реализации способ увеличения магнитного потока от электромагнитного устройства может включать обеспечение наличия сердечника, в котором обеспечена возможность создания магнитного потока. Способ может также включать проведение первого проводника через отверстие сквозь сердечник. Первый проводник может иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Способ может дополнительно включать пропускание электрического тока через первый проводник для создания вокруг него магнитного поля, причем по существу все магнитное поле поглощено сердечником для создания в нем магнитного потока.

Другие варианты и особенности настоящего изобретения, заданные формулой изобретения, будет очевидны специалисту в данной области техники после просмотра приведенного далее неограничивающего подробного описания настоящего изобретения вместе с прилагаемыми чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенное далее подробное описание примеров реализации ссылается на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют конкретные примеры реализации настоящего изобретения. Другие примеры реализации с различными конструкциями и операциями не выходят за пределы объема настоящего изобретения.

На фиг. 1 показан пример трансформатора из уровня техники.

На фиг. 2А показан перспективный вид примера электромагнитного устройства в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

На фиг. 2В показан вид сверху электромагнитного устройства по фиг. 2А.

На фиг. 2С показана блок-схема примера электрической схемы, содержащая линейный элемент индуктивности по фиг. 1А в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

На фиг. 3А показан перспективный вид примера электромагнитного устройства, выполненного в качестве линейного трансформатора в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

На фиг. 3В показана блок-схема примера электрической схемы, содержащей линейный трансформатор по фиг. 3А в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

На фиг. 4 показан перспективный вид примера линейного элемента индуктивности в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения.

На фиг. 5 показан перспективный вид примера линейного трансформатора в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения.

На фиг. 6 показано изображение примера линейного трансформатора в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения.

На фиг. 7А показано изображение примера линейного трансформатора в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения.

На фиг. 7В показана блок-схема электрической схемы, содержащей линейный трансформатор по фиг. 6 в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

На фиг. 8 показано изображение примера другого линейного трансформатора в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

На фиг. 9 показана блок-схема примера способа увеличения магнитного потока от электромагнитного устройства в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приведенное далее подробное описание примеров реализации ссылается на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют конкретные примеры реализации настоящего изобретения. Другие примеры реализации с различными конструкциями и операциями не выходят за рамки объема настоящего изобретения. Схожие ссылочные номера могут ссылаться на тот же самый элемент или компонент на различных чертежах.

В соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения, линейный трансформатор представляет собой магнитное устройство, в котором линейный первый электрический проводник или проводники и по меньшей мере один линейный второй электрический проводник или провод проходят через магнитный сердечник. Сердечник может представлять собой единую часть, а необходимость в обмотке первых и вторых электрических проводников вокруг сердечника может отсутствовать. Несмотря на то, что сердечник может представлять собой единую часть, сердечник из единой части может быть сформирован из множества уложенных пластин или слоев. Альтернативный ток может быть пропущен через первый проводник. Магнитный поток от тока в первом проводнике поглощен сердечником. При уменьшении тока в первом проводнике сердечник передает электродвижущую силу (десорбции) во вторые провода. Особенность линейного трансформатора состоит в линейном прохождении первых и вторых проводников через сердечник. Один сердечник может быть использован в качестве автономного устройства или группы по меньшей мере из двух сердечников могут быть использованы в случаях, в которых необходимо более длительное линейное воздействие. Еще одна из особенностей данного трансформатора состоит в том, что все магнитное поле или по меньшей мере существенная часть магнитного поля, созданного током в первом проводнике, поглощена сердечником и выделена во втором проводнике. Сердечник трансформатора может быть выполнен с размером или может иметь такие размеры, что по существу все магнитное поле, созданное током, поглощено сердечником и такие, что магнитный поток по существу полностью содержится в сердечнике. Это формирует высокоэффективный трансформатор с очень низкими потерями в обмотке, высокоэффективной передачей энергии, низким тепловым излучением и очень низким радиационным излучением. Кроме того, линейный трансформатор минимум на 50% меньше по объему и весу, чем существующие конструкции.

На фиг. 2А показан перспективный вид примера электромагнитного устройства 200 в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения. Электромагнитное устройство 200, показанное на фиг. 2А, выполнено в качестве линейного элемента 202 индуктивности. Линейный элемент 202 индуктивности может содержать сердечник 204. Сердечник 204 может содержать множество пластин 206 или слоев, уложенных друг на друга с образованием стопы. Пластины 206 могут быть выполнены из сплава кремнистого стального сплава, железоникелевого сплава или другого металлического материала, выполненного с возможностью создания магнитного потока аналогично описанному в настоящей заявке. Например, сердечник 204 может быть выполнен из железоникелевого сплава, имеющего приблизительно 20% по массе железа и приблизительно 80% по массе никеля. Пластины 206 могут быть выполнены по существу квадратными или прямоугольными или могут иметь другую геометрическую форму в зависимости от применения электромагнитного устройства и окружающей обстановке, в которой может быть размещено электромагнитное устройство 200. Например, по существу квадратные или прямоугольные пластины 206 могут быть заданы в качестве любого типа многоугольника для соответствия конкретному применению.

Отверстие сформировано в каждой из пластин 206 и отверстия размещены на одном уровне для формирования отверстия 208 или прохода через сердечник 204, если пластины 206 наложены друг на друга с использованием отверстий пластин при размещении на одном уровне относительно друг друга. Отверстие 208 или проход может быть сформирован по существу в центре или центральной части сердечника 204 и проходит по существу перпендикулярно плоскости, заданной каждой пластиной 206 стопы пластин 206 или слоев. В другом примере реализации отверстие 208 может быть сформировано в центре или центральной части сердечника 204 в плоскостях, заданных каждой из пластин 206 для целей обеспечения конкретного магнитного потока или для удовлетворения конкретным условиям.

Электрический проводник 210 или провод может быть размещен в отверстии 208 и может проходить через сердечник 204 перпендикулярно плоскости каждой из пластин 206. Электрический проводник 210 может представлять собой первый проводник. В обычном примере реализации, показанном на фиг. 2А, электрический проводник 210 представляет собой множество электрических проводников 212 или проводов. В другом примере реализации электрический проводник 210 может представлять собой один проводник.

На фиг. 2В, фиг. 2В показан вид сверху линейного элемента 202 индуктивности по фиг. 1А. Отверстие 208 сквозь сердечник 204 может представлять собой удлиненное щелевое отверстие 214. Согласно приведенному ранее описанию, отверстие 208 или удлиненное щелевое отверстие может быть сформировано в центре или центральной части сердечника 204, если смотреть в плоскость верхней части пластины 206. Отверстие 208 или удлиненное щелевое отверстие 214 может быть расположено на том же самом расстоянии от противоположных сторон сердечника 204 или, согласно изображению на фиг. 2В, удлиненное щелевое отверстие 214 может быть смещено и может быть расположено ближе к одной стороне сердечника 204. Для некоторых применений отверстие 208 может быть также сформировано в форме, отличной от удлиненного щелевого отверстия, 214 в зависимости от применения и необходимой траектории магнитного потока, созданного в сердечнике.

Согласно приведенному ранее описанию, электрический проводник 210 может представлять собой множество первых проводников 212, которые выровнены смежно друг с другом или расположены в один ряд 216 в удлиненном щелевом отверстии 214. Каждый из проводников 212 может содержать по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение согласно изображению на фиг. 2В. По существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение может быть задано точно квадратным или прямоугольным или может иметь закругленные края или другие особенности в зависимости от применения и необходимого соединения или передачи магнитного потока в сердечник 204 при протекании электрического тока через проводники 212. Проводник 210 может также представлять собой один удлиненный ленточный проводник, проходящий в удлиненном щелевом отверстии 214 и имеющий поперечное сечение, соответствующее удлиненному щелевому отверстию или другой форме отверстий.

Поперечное сечение каждого первого проводника 212 может иметь заданную ширину "W" в направлении, соответствующем размеру в длину или длине "L" удлиненного щелевого отверстия 214. Концевой первый проводник 218 на каждом конце одного ряда 216 проводников находится меньше, чем приблизительно на половине заданной ширины "W" от конца 220 удлиненного щелевого отверстия 214. Каждый проводник 212 также имеет заданную высоту "Н." Каждый проводник 212 находится меньше, чем приблизительно на половине заданной высоты "Н" от боковой стенки 222 удлиненного щелевого отверстия 214.

На фиг. 2С показана блок-схема примера электрической схемы 224, содержащей линейный элемент 226 индуктивности в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения. Линейный элемент 226 индуктивности может быть таким же как линейный элемент 202 индуктивности по фиг. 2А и 2В. Генератор 208 может быть соединен с линейным элементом 226 индуктивности для проведения электрического тока через линейный элемент 226 индуктивности. Магнитное поле создано вокруг электрического проводника 210 (фиг. 2А и 2В) или каждого множества электрических проводников 212 в ответ на электрический ток, протекающий в проводнике или проводниках. Сердечник 204 может иметь такой размер, что по существу все магнитное поле поглощено сердечником 204 для создания в нем магнитного потока согласно изображению пунктирными линиями 228 и 230 на фиг. 2А и сердечник может иметь такой размер, что магнитный поток по существу полностью содержится в этом сердечнике. В одном из примеров реализации сердечник 204 может иметь размер по отношению к проводнику или проводникам и электрический ток, протекающий в проводнике или проводниках для поглощения по меньшей мере приблизительно 96% магнитного поля для создания магнитного потока в сердечнике 204. По меньшей мере приблизительно 96% магнитного потока может также содержаться в сердечнике 24. Любой магнитный поток, созданный вне сердечника 204, может быть бесконечно малым по сравнению с магнитным потоком, содержащемся в сердечнике.

На фиг. 3А показан перспективный вид примера электромагнитного устройства в конструкции линейного трансформатора 300 в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения. Линейный трансформатор 300 выполнен аналогично линейному элементу 202 индуктивности по фиг. 2А, однако содержит второй проводник 302 или множество вторых проводников. Соответственно, линейный трансформатор 300 содержит сердечник 304, в котором может быть создан магнитный поток. Аналогично приведенному ранее описанию, сердечник 304 может содержать множество пластин или слоев 306, которые могут быть наложены друг на друга с образованием стопы согласно изображению и фиг. 3А. Каждая из пластин 306 имеет отверстие, сформированное в них для обеспечения отверстия 308 или прохода через сердечник 304. Отверстие 308 или проход через сердечник 304 могут быть расположены по существу перпендикулярно плоскости, заданной каждой из пластин 306. Второй проводник или проводники 302 проходят в отверстии 308 через сердечник 304. Первый проводник или множество первых проводников 310 могут проходить смежно со вторыми проводниками 302 в отверстии 308 через сердечник 304.

Аналогично приведенному ранее описанию, каждый из первых проводников 310 может иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Электрический ток, протекающий через первый проводник или проводники, создает магнитное поле вокруг первого проводника. Сердечник 304 может быть выполнен с размером или может иметь размеры по длине и ширине пластин 306 для поглощения по существу всего магнитного поля с обеспечением создания магнитного потока согласно изображению пунктирными линиями 312 и 314 на фиг. 3А. Сердечник 304 также может быть выполнен с размером или может иметь такие размеры по длине и ширине, что магнитный поток по существу полностью содержится в сердечнике 304. В одном из примеров реализации сердечник 304 может быть выполнен с размером или может иметь размеры по ширине и длине пластин 306 для поглощения по меньшей мере приблизительно 96% магнитного поля и/или для содержания по меньшей мере приблизительно 96% магнитного потока.

Каждый из вторых проводников 302, проходящих через сердечник 304, может также иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение для приема электродвижущей силы, передаваемой сердечником 304.

Отверстие 308 сквозь сердечник 304 может представлять собой удлиненное щелевое отверстие 316, аналогичное удлиненному щелевому отверстию 214 по фиг. 2А и 2В. Каждый из множества первых проводников 310 и множества вторых проводников 302 может быть размещен смежно друг с другом в один ряд в удлиненном щелевом отверстии 316.

Поперечное сечение каждого первого проводника 310 из множества проводников и каждого второго проводника 302 из множества проводников может иметь заданную ширину "W" в направлении, соответствующем длине удлиненного щелевого отверстия 316, схожего с показанным на фиг. 2В. Концевой первый проводник, расположенный смежно с одним концом удлиненного щелевого отверстия 316, находится меньше, чем приблизительно на половине заданной ширины "W" от одного конца удлиненного щелевого отверстия 316. Концевой второй проводник, расположенный смежно с противоположным концом удлиненного щелевого отверстия 316, находится меньше, чем приблизительно на половине заданной ширины "W" от противоположного конца удлиненного щелевого отверстия.

Поперечное сечение каждого первого проводника 310 и второго проводника 302 может иметь заданную высоту "Н". Каждый первый проводник 310 и второй проводник 302 находится меньше, чем приблизительно на половине заданной высоты "Н" от боковой стенки удлиненного щелевого отверстия 316.

На фиг. 3В показана блок-схема примера электрической схемы 318, содержащей линейный трансформатор 320 в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения. Линейный трансформатор 320 может быть выполнен аналогично линейному трансформатору 300 по фиг. 3А. Генератор 322 может быть соединен с первыми проводниками 310, а нагрузка 324 может быть соединена со вторыми проводниками 302. Напряжение и ток, подаваемые генератором 322 на линейный трансформатор 320, преобразованы на основании количества и характеристик первых проводников или обмоток и количества и характеристик вторых проводников или обмоток и сердечника 304.

На фиг. 4 показан перспективный вид примера линейного элемента 400 индуктивности в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения. Линейный элемент 400 индуктивности может быть выполнен аналогично линейному элементу 202 индуктивности по фиг. 2А за исключением того, что линейный элемент 400 индуктивности может содержать по меньшей мере два сердечника 402 и 404. Каждый сердечник 402 и 404 имеет соответствующее сформированное в нем отверстие 406 и 408. Электрический проводник 410 проходит через каждое из отверстий 406 и 408. Каждое из отверстий 406 и 408 может представлять собой удлиненное щелевое отверстие. Аналогично приведенному ранее описанию. Электрический проводник 410 может представлять собой множество проводников, размещенных смежно друг с другом в один ряд в удлиненном щелевом отверстии, которая формирует каждое отверстие 406 и 408. Каждый из множества проводников может иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение.

Щелевое отверстие в слоистой конструкции или отверстие через слоистый сердечник обычно представляет собой одно щелевое отверстие на сердечник слоистой конструкции для поддержания разделения между хранилищем магнитного потока и линиями магнитного потока. Однако по меньшей мере два щелевых отверстия или отверстия могут быть выполнены в той же самой слоистой конструкции или том же самом сердечнике, если промежуток является таким, что каждое хранилище магнитного потока и область линий магнитного потока не взаимодействуют со смежным щелевым отверстием. Общий ток в каждом щелевом отверстии или отверстии задает область или объем слоя или сердечника для хранения. Отдельные слоистые конструкции или сердечники для каждого щелевого отверстия обеспечивает отсутствие взаимодействия, или интерференции.

Генератор 412 или источник электрической энергии может быть соединен с линейным элементом 400 индуктивности. Генератор 412 может подавать электрический ток на проводник 410 или проводники для создания магнитного поля вокруг проводника 410. Магнитное поле будет по существу полностью поглощено сердечниками 402 и 404 для создания магнитного потока в каждом сердечнике 402 и 404.

На фиг. 5 показан перспективный вид примера линейного трансформатора 500 в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения. Линейный трансформатор 500 может быть таким же как линейный трансформатор 300 по фиг. 3А за исключением того, что трансформатор 500 может содержать по меньшей мере два сердечника 502 и 504. Аналогично трансформатору 300, каждый сердечник 502 и 504 может иметь отверстие 506, сформированное в центре или по существу центральной части сердечника. Каждое отверстие 506 может представлять собой по существу удлиненное щелевое отверстие.

Первый проводник 508 и второй проводник 510 могут проходить через отверстие 506 в каждом сердечнике 502 и 504. Первый проводник 508 может представлять собой один проводник, множество электрических проводников или проводов согласно изображению на фиг. 5, а второй проводник 510 может представлять собой один проводник или может также содержать множество электрических проводников или проводов согласно изображению на фиг. 5. Каждый первый проводник 508 и второй проводник 510 может иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение, аналогичное проводникам 212, показанным на фиг. 2В. Первые проводники 508 могут быть размещены смежно друг с другом в один ряд в удлиненном щелевом отверстии аналогично показанному на фиг. 2В. Вторые проводники 510 могут быть также размещены смежно друг с другом в один ряд в удлиненном щелевом отверстии. Множество вторых проводников 510 могут быть размещены смежно с первыми проводниками 508 в одном и том же ряду с заданным промежутком между указанными множествами проводников. Первые и вторые проводники 508 и 510 могут быть размещены в удлиненном щелевом отверстии в промежутке от сторон щелевого отверстия для обеспечения по существу замкнутого магнитного соединения между проводниками 508 и 510 и сердечниками 502 и 504. Соответственно, при пропускании электрического тока через первый проводник 508 или проводники, по существу все магнитное поле вокруг первого проводника соединено в сердечниках 502 и 504 для создания в них магнитного потока. Сердечники 502 и 504 также могут быть выполнены с размером или могут иметь такие размеры, что по меньшей мере приблизительно 96% магнитного потока соединено в сердечниках 502 и 504 или поглощено в них. Аналогичным образом, магнитный поток будет по существу полностью или по меньшей мере на приблизительно 96% соединен со вторым проводником 510 или проводниками для создания электрического тока во втором проводнике 510 или проводниках.

Генератор 512 или источник электрической энергии может быть соединен с первым проводником 508 или проводниками для подачи на него электрического тока. Нагрузка 514 может быть соединена со вторым проводником 510 или проводниками для приема преобразованной электрической энергии от линейного трансформатора 500.

На фиг. 6 показано изображение примера линейного трансформатора 600 в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения. Линейный трансформатор 600 может быть выполнен аналогично линейному трансформатору 300 по фиг. 3А за исключением того, что трансформатор 600 содержит множество сердечников 602-612. Каждый из сердечников 602-612 может иметь отверстие 614, сформированное сквозь сердечник. Отверстие 614 может быть сформировано по существу в центре или центральной части сердечника 602-612. Каждое отверстие 614 может представлять собой удлиненное щелевое отверстие или другую конструкцию. Первый проводник 616 или проводники и второй проводник 618 или проводники может проходить через отверстие 614 в каждом сердечнике 602-612. Каждый из первых проводников 616 и вторых проводников 618 могут иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение и могут быть размещены в удлиненном щелевом отверстии смежно друг с другом в один ряд. Источник 620 электрической энергии может быть соединен с первым проводником 616 или проводниками, а нагрузка 622 может быть соединена со вторым проводником 618 или проводниками.

На фиг. 7А показано изображение примера линейного трансформатора 700 в соответствии еще с одним примером реализации настоящего изобретения. Линейный трансформатор 700 может быть выполнен аналогичным линейному трансформатору 300 по фиг. 3А за исключением того, что линейный трансформатор 700 содержит множество сердечников 702-712. Каждый из сердечников 702-712 может иметь сформированное в нем отверстие 714. Отверстие 714 может быть сформировано по существу в центре или центральной части сердечника 702-712. Каждое отверстие 714 может представлять собой удлиненное щелевое отверстие или другую конструкцию. Один первый проводник 716 или множество первых проводников может проходить через отверстие 714 в каждом сердечнике 702-712. Первый проводник 716 может быть соединен с источником 718 электрической энергии.

Линейный трансформатор 700 может также содержать множество вторых проводников 720, 722 и 724 для соединения выбранного количества сердечников с соответствующей нагрузкой 726, 728 и 730 для подачи различной величины электрического выходного напряжения и тока на соответствующие нагрузки 726, 728 и 730. Например, второй проводник 720 может проходить через отверстия 714 в сердечниках 702, 704 и 706 и может быть соединен с нагрузкой 726. Второй проводник 722 может проходить через отверстие 714 в сердечниках 708 и 710 и может быть соединен с нагрузкой 728. Второй проводник 724 может проходить через отверстие 714 сквозь сердечник 712 и может быть соединен с нагрузкой 730.

Каждый из вторых проводников 720, 722 и 724 может представлять собой один проводник или провод или множество проводников или проводов. Если каждый из вторых проводников 720, 722 и 724 содержит множество проводников, то некоторое количество проводников или проводов в каждом втором проводнике 720, 722 и 724 может представлять собой различное количество проводников или проводов в зависимости от необходимого электрического напряжения и тока, который необходимо подать на второй проводник.

Каждый из первого проводника или проводников 716 и второго проводника или проводников 720, 722 и 724 могут иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение и могут быть размещены в удлиненном щелевом отверстии смежно друг с другом в один ряд аналогично проводникам 212, показанных на фиг. 2А.

На фиг. 7В показана блок-схема электрической схемы 732, содержащей линейный трансформатор 700 по фиг. 7А в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения.

На фиг. 8 показано изображение примера другого линейного трансформатора 800 в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения. Трансформатор 800 также содержит множество сердечников 802-820. Каждый сердечник 802-820 может иметь по меньшей мере одно сформированное в нем отверстие 822. По меньшей мере одно отверстие 822 может быть сформировано в центре или центральной части каждого сердечника 802-820. Каждое отверстие 822 может представлять собой по существу удлиненное щелевое отверстие.

Первый проводник 824 и второй проводник 826 могут проходить через каждое отверстие 822 в каждом сердечнике 802-820. Первый проводник 824 может представлять собой один проводник или провод или множество проводников или проводов. Второй проводник 826 может также представлять собой один проводник или множество проводников.

Первый проводник 824 или каждый из первых проводников и второй проводник 826 или каждый из вторых проводников могут иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение и могут быть размещены в отверстии 822 или удлиненном щелевом отверстии смежно друг с другом в один ряд. Источник 828 электрической энергии может быть соединен с первым проводником 824, а нагрузка 830 может быть соединена со вторым проводником 826.

На фиг. 9 показана блок-схема примера способа 900 увеличения магнитного потока от электромагнитного устройства в соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения. В блоке 902 может быть выполнен по меньшей мере один сердечник, содержащий сформированное в нем отверстие. Отверстие может быть сформировано по существу в центре или центральной части сердечника. Сердечник может содержать множество слоев или пластин, уложенных с образованием стопы, аналогично описанному в настоящей заявке. Отверстие может представлять собой удлиненное щелевое отверстие или другую форму в зависимости от применения и необходимого магнитного соединения между сердечником и электрическими проводниками, проходящими через отверстие сквозь сердечник.

В блоке 904, один первый проводник или множество первых проводников могут быть проведены через отверстие. Проводники могут иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение согласно приведенному ранее описанию. Первые проводники могут быть размещены смежно друг с другом в удлиненном щелевом отверстии в один ряд.

В блоке 906, если электромагнитное устройство представляет собой трансформатор, то один второй проводник или множество вторых проводников могут быть проведены через отверстие. Второй проводник или проводники может также иметь по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Вторые проводники могут быть размещены смежно друг с другом в удлиненном щелевом отверстии в один ряд. Группа вторых проводников могут быть размещены смежно с группой первых проводников в том же самом ряду с заданным промежутком между группами проводников.

В блоке 908, первый проводник или проводники может быть соединен с источником электрической энергии и, если электромагнитное устройство представляет собой трансформатор, содержащий вторые проводники, вторые проводники могут быть соединены с нагрузкой.

В блоке 910, электрический ток может быть пропущен через первый проводник или проводники для создания магнитного поля вокруг этого проводника или проводников. Конфигурация проводника или проводников, проходящих через отверстие по существу в центре или центральной части сердечника приводит к поглощению сердечником по существу всего магнитного поля или по меньшей мере приблизительно 96% магнитного поля для создания магнитного потока в сердечнике. Сердечник также могут иметь такой размер, что магнитный поток также по существу полностью содержится в сердечнике.

Терминология, использованная в настоящей заявке, предназначена для целей описания только конкретных примеров реализации и не предназначена для ограничения настоящего изобретения. Согласно использованию в настоящей заявке, единичные формы предназначены также для включения множественных форм, если контекст явно не указывает на иное. Кроме того, будет понятно, что термины "содержит" и/или "содержащий", при использовании в описании, указывают на наличие перечисленных признаков, чисел, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление по меньшей мере одного другого признака, числа, этапа, операции, элемента, компонента и/или их группы.

Несмотря на то, что в настоящей заявке были показаны и описаны конкретные примеры реализации, специалисту в области техники очевидно, что любая конструкция, которая рассчитана для достижения идентичной цели, может быть использована для показанных конкретных примеров реализации, и что примеры реализации, раскрытые в настоящей заявке, имеют другие применения в других областях. Данная заявка предназначена для охвата усовершенствований и изменений настоящего изобретения. Приведенная далее формула изобретения не предназначена для ограничения объема настоящего изобретения конкретными примерами реализации, описанными в настоящей заявке.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении габаритов за счет увеличения магнитного потока. Линейное электромагнитное устройство (200), такое как элемент (202) индуктивности, трансформатор или аналогичное устройство, содержит сердечник, обеспечивающий создание магнитного потока (106) и (108). Сквозь сердечник (204) выполнено отверстие (208). Устройство содержит первый проводник (212), размещенный в отверстии (208) и проходящий через сердечник (204). Первый проводник (212) имеет по существу квадратное или прямоугольное (206) поперечное сечение. Электрический ток, протекающий через первый проводник (212), создает магнитное поле вокруг первого проводника (212), возбуждающее магнитный поток в сердечнике (204). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Линейное электромагнитное устройство, содержащее:

сердечник (204), в котором обеспечена возможность создания магнитного потока;

отверстие (208) сквозь сердечник (204), содержащее удлиненное щелевое отверстие (214), и

множество первых проводников (210, 212), расположенных в один ряд в удлиненном щелевом отверстии (214) и проходящих через сердечник (204), причем каждый из первых проводников (210, 212) имеет по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение, а электрический ток, протекающий через первые проводники, создает магнитное поле вокруг первых проводников, причем поперечное сечение каждого первого проводника (212) из указанного множества проводников (210, 212) имеет заданную ширину в направлении, соответствующем длине удлиненного щелевого отверстия (214), при этом

концевой первый проводник (218) на каждом конце указанного одного ряда первых проводников находится меньше, чем приблизительно на половине указанной заданной ширины от конца удлиненного щелевого отверстия (214), и

поперечное сечение каждого первого проводника (212) из указанного множества проводников (210, 212) имеет заданную высоту, причем каждый первый проводник (212) находится меньше чем приблизительно на половине указанной заданной высоты от боковой стенки (222) удлиненного щелевого отверстия (214).

2. Устройство по п. 1, в котором указанное линейное электромагнитное устройство образует линейный элемент (226) индуктивности.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором сердечник (204) содержит множество пластин (206), уложенных друг на друга.

4. Устройство по п. 1, также содержащее множество вторых проводников (302), расположенных в один ряд в удлиненном щелевом отверстии (316) и проходящих через сердечник (304), причем указанное электромагнитное устройство образует трансформатор (320, 500, 600, 700, 800).

5. Устройство по п. 1, также содержащее по меньшей мере еще один сердечник (404) с отверстием (408), через которое первые проводники проходят в указанном по меньшей мере еще одном сердечнике (404).

6. Устройство по п. 1, в котором сердечник имеет размер, соответствующий проникновению заданного магнитного потока.

7. Линейное электромагнитное устройство, содержащее:

сердечник (304), в котором обеспечена возможность создания магнитного потока;

отверстие (308) сквозь сердечник (304), содержащее удлиненное щелевое отверстие (316);

множество первых проводников (310), расположенных в один ряд в удлиненном щелевом отверстии (316) и проходящих через сердечник (304), причем каждый из первых проводников (310) имеет по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение, а электрический ток, протекающий через первые проводники, создает магнитное поле вокруг первых проводников; и

множество вторых проводников (302), расположенных в один ряд в удлиненном щелевом отверстии (316) и проходящих через сердечник (304), причем каждый из вторых проводников (302) имеет по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение для приема электродвижущей силы, переданной сердечником (304),

причем поперечное сечение каждого первого проводника из множества первых проводников (310) и каждого второго проводника из множества вторых проводников (302) имеет заданную ширину в направлении, соответствующем длине удлиненного щелевого отверстия (316), при этом

концевой первый проводник, расположенный смежно с одним концом удлиненного щелевого отверстия (316), находится меньше чем приблизительно на половине указанной заданной ширины от указанного одного конца удлиненного щелевого отверстия (316), а

концевой второй проводник, расположенный смежно с противоположным концом удлиненного щелевого отверстия (316), находится меньше чем приблизительно на половине указанной заданной ширины от противоположного конца удлиненного щелевого отверстия (316), и

поперечное сечение каждого первого и второго проводников имеет заданную высоту, причем каждый первый и второй проводники находятся меньше чем приблизительно на половине указанной заданной высоты от боковой стенки удлиненного щелевого отверстия (316).

8. Устройство по п. 7, также содержащее по меньшей мере еще один сердечник (404) с отверстием (408), через которое каждый из первого и второго проводников проходит в указанном по меньшей мере еще одном сердечнике (404).

9. Устройство по п. 8, в котором каждый из сердечника (402) и указанного по меньшей мере одного другого сердечника (404) содержит множество пластин, уложенных друг на друга.

10. Способ увеличения магнитного потока от электромагнитного устройства, включающий:

обеспечение наличия сердечника, в котором обеспечена возможность создания магнитного потока;

проведение множества первых проводников через удлиненное щелевое отверстие в сердечнике, причем первые проводники располагают в один ряд в удлиненном щелевом отверстии, и каждый первый проводник имеет по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение,

причем поперечное сечение каждого первого проводника из указанного множества проводников имеет заданную ширину в направлении, соответствующем длине удлиненного щелевого отверстия, при этом

концевой первый проводник на каждом конце указанного одного ряда первых проводников находится меньше чем приблизительно на половине указанной заданной ширины от конца удлиненного щелевого отверстия, и

поперечное сечение каждого первого проводника из указанного множества проводников имеет заданную высоту, причем каждый первый проводник находится меньше чем приблизительно на половине указанной заданной высоты от боковой стенки удлиненного щелевого отверстия; и

пропуск электрического тока через первые проводники для создания вокруг них магнитного поля.

11. Способ по п. 10, также включающий проведение множества вторых проводников через удлиненное щелевое отверстие в сердечнике,

причем вторые проводники располагают в один ряд в удлиненном щелевом отверстии, и каждый второй проводник имеет по существу квадратное или прямоугольное поперечное сечение.

12. Способ по п. 11, также включающий размещение каждого из первых и вторых проводников относительно друг друга на расстоянии от боковой стенки удлиненного щелевого отверстия, которое меньше чем приблизительно половина размера поперечного сечения проводников.