Индуктивность Советский патент 1985 года по МПК H01F17/02 

Изобретение относится к сборке катушек с воздушным сердечником, выполненных из составных элементов, В частности, изобретение относится к комплекту катушек из составных элементов, предназначенных для испол зования в блоках настройки антенны для приемопередающего радиоустройства при высокой мощности передачи (в том числе свьш1е 1 кВт) и работающих в диапазоне высоких частот 1,5 30 МГц. Цель изобретения - уменьшение габаритов индуктивности. На фиг. 1 схематично показан roTo вый пакет катушек с воздушным сердеч ником, снй.бженный воздуходувкой; на фиг. 2 - эквивалентная схема пакета катушек; на фиг. Зс|- Держатель обмот ки без архимедовой спирали,вид спереди на фиг. 36-опора с обмоткой, вид спереди; на фиг. Зв - противоположная сторона без обмотки; на фиг. Зг сечение А-А на фиг. За; на фиг. 4а и б - поверхности фиксирующего элемента, вид спереди; на фиг. Ав - сечение на фиг. 4а; на фиг. 4г сечение В-В на фиг. 4а; на фиг, 5а прокладочньй элемент, вид спереди; на фиг. 56 - сечение Г-Г на фиг. 5а; на фиг. 6 - экран, вид спереди. На фиг. 1 показан набор (комплект катушек согласно изобретению..Он сос тоит из катушек 1 (фиг. 2а). Каждая катушка состоит из наружного экрана (начало катушки), двух прокладочных элементов 3, первой спиральной обмот ки 4, установленной в держателе 5 и образованной проводником 6, который начиная, например, от ввода 7 расположен по спирали Архимеда на держателе 5 и оканчивается концом 8, фиксирующего элемента 9, второй спиральной обмотки 10, установленной на пластине 11, одного или более про кладочных элементов 12, экрана 13 (конец пакета катушки 1). Каждая катушка 1 имеет величину индуктивности к, , Электрическая эквивалентная схема полного набора катушек представляет собой схему, показанную на фиг. 2. Следовательно, п катушек о, ,«2 j . ,о/, могут ; быть представлены п йндуктивностями. Различные сборки катушки собраны с помощью болтов 14 - 17, на резьбовых концах которых навернуты гайки 18 - 20. Воздуходувка 21 установлена на правом конце набора катушек. На фиг. За, б, виг показаны одна из п обмоток катушки или архимедовы спирали, расположенные, на держателе 5. В частности на фиг. 36 изображена поверхность, которая содержит спираль 4, тогда как на фиг.Зв представлена противолежащая поверхность (без обмотки), с которой выступает конец 7. На фиг. За и г показан держатель 5 без обмотки 4 по спирали Архимеда. Как видно на фиг. 3, держатель 5 представляет собой элемент в виде параллелепипеда 22, окружающего три пустых сектора 23 - 25 (например, полученных путем удаления материала). . Следовательно, держатель состоит из центрального ядра 26 и трех стержней 27-29. У каждого угла имеется отверстие 30, 31, 32 и 33 для установки болта (14, 15, 16 и 17, фиг. 2). Согласно изобретению, только- одна поверхность 34 стержней 27 - 29 снабжена п канавками 35, которые проходят от внутренней канавки 36 до внешней канавки 37. Как показано на фиг.Зг, глубина каждой канавки 35 составляет только часть полной толщины 38 стержня 28, Канавки 35 расположены на каждом стержне 27 - 29 таким образом, что их средние линии лежат на спирали Архимеда. Глубина и ширина каждой канавки соответствует диаметру проводника 6 обмотки 4, чтобы прочно удерживать в них проводники, образующие обмотку, как показано на фиг. Зб (поверхность 34 с канавками) и на фиг. Зв (поверхность 39 без канавок). В частности, как показано на фиг.Зв, проводник 6, свободный конец которого 7 расположен на поверхности 39 без канавок, проходит через отверстие 40, выполненное в стержне 28, с поверхности 39 на поверхность 34, где он введен в канавку 41 и намотан в виде архимедовой спирали, образуя 5 витков. У конца последнего витка проводник 6 отогнут вверх, образуя конец 8, параллельньй вводу 7, но расположенный в другом радиальном положении. Фактически все концы 7 обмоток 4 расположены по одной линии (фиг. 1) тогда как другие концы 8 лежат на .другой линии, которая расположена параллельно первой линии на расстояНИИ нескольких сантиметров. Поскольку стержни 27 - 29 обеспечивают большое количество канавок (например, 10 канавок), на которых может быть намотано по меньшей мере 9 витков, любая величина индуктивности может быть легко достигнута путем воздействия в одно и то же время на несколько параметров: число витков в спирали; диаметр витков, т.е. расстояние от центра держателя 5; число спиралей, взаимно магнитно связанных между собой и образующих катушку А сборки катушки 1. Кроме того, как диаметр, так и тип проводника 6 могу изменяться от одной спиральной обмот ки к другой, хотя из конструктивных соображений было бы полезно сохранят их постоянными. Для обеспечения хоро шей электропроводности предлагается использовать изолированный эмалью (или покрытьш серебром) медньш провод За каждым держателем 5 обычно следует фиксирующий элемент 9. Он имеет в основном такую же форму парал.лелепипеда 22, что и держатель 5 (фиг. За), однако стержни 27, 28 и 29 не имеют канавок. Целесообразно чтобы- только стержень 28 имел радиал ную канавку 42 такого же размера, как и одна из канавок (фиг. 4в); канавка 42 (когда она имеется) проходит от отверстия 40 (фиг. Зв) к концу 44 параллелепипеда 22. Фактически канавка 42 содержит вертикальный участок проводника 6, проходящего от отверстия 40 к поверхности 43 -(фиг. Зв). Поверхность 9 обеспечивае контакт с поверхностью 39, не имеющей тсанавок,держателя 5обмотки.Радиальная канавка 42 может быть исключена и/или заменена стопорными выступами, расположенными на поверхности 39 и/или 34. На фиг. 4 показан стержень 28 фиксирующего элемента 9.Поверхность 34 противолежит поверхности 39 и обеспечивает контакт с поверхностью 34 держателя 5 обмотки (фиг. .36). Поверхность 34 фиксирующего элемента 9(фиг. 46) имеет в целом такую же форму параллелепипеда 22, как и противолежащая поверхность 39 (фиг. 4а). Однако на поверхности 34 (фиг. 4б) нет канавок, нет даже короткой вертикалькой канавки 42 (фиг. 4а). На фиг. 5а и б показан прокладочнын элемент 3. Различие меуцщу этим элементом, с одной стороны, и держателем 5 обмотки (фиг.За), и фиксирующим элементом 9 (фиг. 4а и 4б), с другой стороны, заключается в том, что он не имеет ни стержней 27 - 29, ни центрального ядра 26 на нем. Прокладочный элемент 3 выполняет функцию отделения экранов 2 (фиг. 1 и 6) от обмотки 4 у двух торцов каждой сборки 1 катушек; стержни 27 - 29 и центральное ядро 26 не предусмотрены на прокладке 3 для того, чтобы облегчить протекание воздуха внутрь набора катушек. Таким образом, прокладочный элемент имеет большую внутреннюю полость. Экран.2 (фиг. 6) состоит из тонкой проводящей пластины, именщей наружный контур 22. Четыре отверстия 30 - 33 этой пластины соответствуют, отверстиям держателя обмотки, фиксирующего элемента 9 и прокладочного элемента 3, Центральная часть 2 снабжена решеткой 44, ко.торая имеет такую же круглую форму, что и полость 45 прокладочного элемента 3 (фиг. 5а). Ячейки решетки 44 обеспечивают максимальный воздушный поток. Каждая сборка катушек имеет одинаковую индуктивность. Любая величина индуктивности может быть легко достигнута при воздействии на следующие параметры: число витков на одной и той же спиральной обмотке; расстояния витков от центра; количество взаимосвязанных спиралей, находящихся в одной и той же сборке катушек; взаимосвязи между спиральными обмотками одной катушки. На фиг. 1 видно, как влияет количество витков и их расстояния от ... ; центра 26 (конфигурация одной спиральной обмотки) и взаимосвязь (относительная конфигурация обмоток в одной катушке) на величину И1здуктивности. Сборка катушек состоит из вух держателей для обмотки: держателя 5 с пятью витками, расположенными таким же образом, как и на иг. Зв, и держателя 11 . с тремя итками, расположенными так, что нешний виток удален дальше от цента, чем внешний виток обмотки 4. , этом случае индуктивность {, сбори .1 катушки обеспечивается добавлеием частичных индуктивностей обмоок 4 и 10 и взаимной индуктивности ежду обмотками 4 и. 10, Эта конструктивная приспосабливаемость обеспечивает получение любой требуемой величины индуктивности на каждой сборке катушки, а следовательно, любой полной индуктивности последовательно соединенных индуктивностей Ц - обмоток 1, образующих полный набор (комплект) катушек. Кроме того, практически не существует ограничений относительно числа катушек, поскольку держатели обмоток, фиксирующие элементы, прокладочные элементы и экраны имеют очень небольшие вес и габариты, а потому легко собираются с помощью болтов и гаек.

Держатели обмоток целесообразно выполнять из термореактивной или термопластичной смолы, чтобы получить хорошие электрические свойства, например диэлектрическую постоянную и низкий коэффициент рассеяния, удовлетворительную температурную стабильность, небольшой вес и хорошие механические свойства. Среди термопластич ньгх или термореактивных смол наиболее пригодны кремниевые, -смешанные с изолирующими и упрочняющими материалами например, стекловолокном, слюдой, волокнистым асбестом. Например, держа тели обмотки могут выполняться из упрочненной стеклом кремнийорганической смолы.

Фиксирующие элементы могут быть сделаны из того же материала, что и дернсатели обмотки, либо из других термореактивных или термопластичных смол. Прокладочные элементы могут быть выполнены из еще более широкого ассортимента материалов, поскольку они не выполняют механических функций и используются для отделения экранов от держателя обмотки или фиксирующих элементов. Экраны должны быть выполнены из листового алюминия или сплава меди (например, латуни,(фосфористой бронзы и т.д.).

Суммарная индуктивность набора катушек получается путем сложения индуктивностей it ,1, ,....,Un одиноч- 50 ных катушек 1-1„ (фиг. 2). Даже если LI , ,..,,Ln могут иметь любые величины, целесообразно посл.едовательное соединение индуктивностей Ц,, Lj,...,. геометрической прогрессии 55 с коэффициентом 2, т.е. если L,i 1 , величины следующих индуктивностей составляют Lj 2, L з 4, L4-8, 1.

и т.д. Катушки -1,..., 1 могут быть легко выполнены из стандартных элеметов.

Расположенная по оси воздуходувка 21 может быть установлена у одног конца пакета катушек. Особая форма соединяемых элементов облегчает охлаждение обмоток. Проход, который образован внутри пакета, обеспечивае концентрацию потока воздуха, создаваемого воздуходувкой 21, на обмотках.

Для приемопередатчиков, обладающи широкой полосой частот (например, 2 30 МГц) и высокой мощностью (до одного или более кВт), пригодны два варианта пакета катушек. Первый вариант (большой пакет катушек) имеет следующий состав:

1 экран - 2 прокладочных элемента;1 сборка катушки с 7 витками, I начинающимися с 3-го шага, т.е архимедова спираль начинается в канавке;

3 прокладочных элемента; 1 э-кран - 2 прокладочных элемента;

1 сборка катушки с 6 витками, начинающимися с 3-го шага каI навки;

.1 сборка катушки, имеющая 5 виков, начинающихся с 4-го шага или

3 прокладочных элемента; 1 экран - 2 прокладочных элемента;

1 сборка катушки, имеющая 6 витков, начинающихся с 3-го шаL. га или канавки;

1 катушка, имеющая 7 витков, начинающихся с 3-го шага; 1 катушка, имеющая 6 витков; 3 прокладочных элемента; 1 экран - 2 прокладочных элемента;

1 катушка, имеющая 7 витков, начинающихся с 2-го шага канавки;

1 2 аналогичные катушки; . 1 катушка, имеющая 6 витков, начинающихся с 3-го шага канавки;

3 прокладочных элемента и эк ран.

Второй вариант (малый пакет катушек) имеет следующий состав: 7 . 1 экран - 2 прокладочных эл мента; 1катушка, имеющая один вит начинающийся -с 1-го шага ка ки; . 2прокладочных элемента 1 экран; 3прокладочных элемента; 1катушка, имеющая 2 витка, начинающихся с 9-го шага ка ки; 3 прокладочных элемента - 1 ран; 2прокладочных элемента; 1катушка, имеющая 2 витка, начинающихся с 4-го шага кан ки; 2прокладочных элемента 1экран;2прокладочных элемента; 1катушка, имеющая 3 витка, ,Л начинающихся с 3-го шага; . 2прокладочных элемента 1 экран; 2 1катушка, имеющая5 витков, начинающихся с 1-го шага; 2прокладочных элемента - 1 экран. . В указанных вариантах величины индуктивности- каждого пакета катушек составляли: мкГ, мкГ, мкГ, и L) 7 мкГ; ,5 мкГ, ,8 мкГ, мкГ, ,6 мкГ, е, 0,3 мкГ. Чем больше обмоток 1, темжелательнее наличие вентилятора, связанного с пакетом катушек. В этих двух вариантах осуществления изобретения держатели обмоток, прокладочные элементы и фиксирующие элементы или опоры были изготовлены с использованием литья под давлением полифенилсульфонной смолы и стекловолокна (до 40%), в частности смолы РРС. ,

1. ИНДУКТИВНОСТЬ, содержащая обмотки в виде спиралей Архимеда, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к продольным осям катушек, каждая из которых снабжена опорой, имеющей на одной стороне углубления, в которых расположены витки обмотки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов, индуктивность снабжена фиксирующими элементами, прокладочньми элементами, экранами, на каждую опору спиральной обмотки опирается фиксирующий элемент, на котором распололсен прокладочный элемент, на котором размещен экран, при этом по крайней мере одна опора со спиральной обмоткой, по крайней мере один фиксирующий элемент, по крайней мере два прокладочных элемента и два экрана образуют один пакет, при этом экраны неподвижно установлены по торцам каждого пакета. 2. Индуктивность по п. 1, о т л ичающаяся тем, что опора спиральной обмотки вьтолнена в виде пластины, имеющей форму параллелепипеда по наружному контуру, с центральным ядром и радиально расходящимися от него стержнями с пустотами между этими стержнями, а углубления в опоре выполнены в виде круговых канавок на стержнях. 3.Индуктивность по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что на одной поверхности стержня опоры : спиральной обмотки, противоположной той, на которой имеются углубления, выполнена радиальная канавка, на том же стержне выполнено отверстие, через которое пропущен один вывод катушки, размещенный в радиальной канавке, а другой вывод катушки расположен параллельно первому выводу с противоположной стороны опоры. О) 4.Индуктивность по пп. 1-3, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде пластины, имеющей форму паралле/гепипеда по наружному контуру, в котором выполнена одна радиальная канавка. 5.Индуктивность по пп. 1-4, о т 00 СП) личающаяся тем, что прокладочные элементы выполнены в виде о о ю пластин, имеюш 1х форму параллелепипеда по наружному контуру, в центре которых выполнено круговое отверстие. 6.Индуктивность по пп. 1-5, отличающаяся тем, что опоры обмотки, фиксирукнцие элементы, прокладочные элементы и экраны снабжены четырьмя отверстиями для размещения болтовых соединений. 7.. Индуктивность по пп. 1-6, отличающая.с я тем, что опора обмотки, фиксирующий и прокладочные элементы выполнены из термореактивной смолы.

ае. 2 fflt/г. t/. Ъг

1186092

А- {

В-в

43

Фиг. 4 в

Фиг. 4 а

Фиг. 4S

3J

г-г

32

фаг. 55

L

52

УО-3/

иг.6