Термостабильная катушка индуктивности Советский патент 1986 года по МПК H01F15/16 H01F17/06 H01F5/00 

1. Термостабильная катушка индуктивности содержащая сердечник, состоящий из двух частей и изготовленный из материала с положительным температурным коэффициентом магнитной проницаемости, обмотку и термокомпенсирующий элемент, прикрепленный к сердечнику, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стабильности параметров и надежности конструкции, термокомпенсирующий элемент представляет собой обойму, выполненную в виде продоль1

Изобретение относится к области радиотехники и техники связи и может быть использовано в качестве элемента колебательных систем различного назначения.

Цель изобретения - увеличение стабильности параметров и надежности кон- струкции.

На фиг. 1 и 2 схематически изображена конструкция термокомпенсатора в двух проекциях; на фиг. 3-5 - предлагаемая катущка в трех проекциях; на фиг. 6 - закрепление термокомпенсирующей обоймы на сердечнике с помощью штифтов; на фиг. 7 - закрепление с помощью выступов на обойме и канавок в чащках сердечника.

Термокомпенсатор (фиг. 1 и 2) состоит из жестких элементов 1, фиксирующих поло- жепие частей сердечника друг относительно друга и направляющих строго в одном направлении их пере.мещение при изменениях температуры, и упругих элементов 2, символически показанных в виде пружин. Упругие элементы компенсируют допуски на размеры сердечника и термокомпепсатора и поэтому обеспечивают надежную фиксацию и однозначное перемещение частей сердечника, чем существенно снижается нецикличность температурной зависимости индуктивности и технологический разброс температурного коэффициента индуктивности (ТКИ), обусловленные неопределенностью положения частей сердечника друг относительно друга. Элементы 2 выполнены настолько эластичными, чтобы можно было пренебречь механическими напряжениями в сердечнике, возникающими за счет соединения тер.мокомпенсатора с сердечником с гарантированным натягом. Это сильно уменьщает старение параметров катушки индуктивности, вызванное изменением во времени механических напряжений. Термокомпенсатор надевается и закрепляется, например, в случае броневого сердечника на его наружной поверхности - на элементе гео

ных стержней, соединенных поперечными полосами, и охватывающую наружную боковую поверхность сердечника, термокомпенсирующий элемент изготовлен из эластичного диэлектрика с малым коэффициентом поверхностного трения.

2. Катушка по п. 1, отличающаяся тем, что, стержни обоймы выполнены с призматическими выступами, а части сердечника - с канавками, в которых размещены выступы стержней обоймы.

Q

5 5 0

0

5

2

метрии сердечника, имеющем наибольший размер и наибольщую относительную точность и не имеюще.м предусмотренной чертежом конусности. По сравнению с любы.м другим случаем использования термокомпенсатора в броневом сердечнике при прочих равных условиях этим обеспечивается наименьшая погрешность фиксации и перемещения частей сердечника друг относительно друга.

Предлагаемая термостабильная катушка индуктивности содержит броневой сердечник из материала с положительным температурным коэффициентом магнитной проницаемости, состоящий из двух чашек 3 с обмоткой 4 и с термокомпенсатором в виде прямоугольной обоймы 5, закрепленной на чашках 3 сердечника. Термокомпенсатор в это.м случае изготовлен в виде единого целого из эластичного диэлектрика с малым коэффициентом поверхностного трения, например фторопласта, полиэтилена, капрона, и имеет стержни б, явдяющиеся элементами жесткости конструкции, связанные упругими соединителями 7, выполненными в виде полос с малой толщиной, что уменьшает усилие, необходимое для требуемой упругой деформации, облегчает установку выводов обмотки, позволяет контролировать качество соприкосновения чашек сердечника (или зазора между ними). Предлагаемая конструкция термокомпенсатора соответствует случаю, когда катущка имеет прямоугольный экран. При круглом экране или при его отсутствии число стержней б может быть уменьшено до трех (в соответствии с принципами геометрического метода конструирования). Номинальный размер и допуск на внутренний диаметр термокомпенсатора (он определяется по внутренним цилиндрическим поверхностям стержней, на фиг. 1 это размер D) выбираются такими, чтобы при минимальном наружном диаметре сердечника и максимальном внутреннем диаметре термокомпенсатора в конструкции обеспечивался все же определенный натяг. В другом крайнем случае (максимальный размер сердечника и минимальный размер термокомненсатора) термокомпенсатор устанавливается на сердечник при большей упругой деформации соединителей 7. Поскольку для отмеченных материалов имеет место достаточно быстрая релаксация механических напряжений, особенно при повышенной температуре, то и в этом случае заметных механических напряжений в сердечнике не возникает. Таким образом, в конструкции всегда гарантируется плотное прилегание стержней 6 к поверхности сердечника при малых механических напряжениях в последнем. Это обеспечивает достаточно однозначное осевое перемешение частей сердечника при изменении температуры, что существенно уменьшает производственный разброс ТКИ, нецикличность температурной зависимости индуктивности. Плотное соприкосновение стержней с поверхностью сердечника не препятствует осевому смещению чашек сердечника при изменениях температуры, так как жесткость конструкции термокомпенсатора в осевом направлении много больше, чем в радиальном, и термокомпенсатор в радиальном направлении весь ма эластичен. Кроме того, материал термокомпенсатора выбран с малым коэффициентом поверхностного трения.

При прочих равных условиях глубина термокомпенсации определяется разностью ТКЛР материалов термокомпенсатора и сердечника, а также расстоянием между точками крепления термокомпенсатора к сердечнику (размер А на фиг. 5). При выбранном материале термокомпенсатора, т.е. при заданном его ТКЛР, глубина термокомпенсации может регулироваться изменением размера А. Так, например, для катушки индуктивности, выполненной на броневом сердечнике Б6 из материала Р-100 с индуктивностью 0,53 мкГн и добротностью 166 на частоте 25 МГц, получены следующие данные для фторопластовой обоймы термоком пенсатора:

1.Средний ТКИ в интервале (20-70) °С равен ±83 10 1/°С для некомпенсированного варианта;

2.ТКИ имеет значения (в единицах 10 1/°С) в температурном интервале (20- 40)°С:76, -140, -200, и -255 при размере А соответственно 1, 2, 3 и 4 мм; в температурном интервале (40-70)°С: -22, -60, -9(1 и -125 при тех же значениях А.

При заданном расстоянии А глубина термокомпенсации определяется ТКЛР материала. Поскольку термокомпенсатор расположен вне основного поля катушки (он находится в слабом поле рассеяния), его диэлектрические параметры практически не влияют на качественные показатели катушки индуктивности, поэтому существует

определенная свобода выбора материала.

Термокомпенсатор может быть скреплен

с чашками сердечника, например, с помощью

клея, вводимого через отверстия 8 (по два в каждом стержне). Плотное прилегание стержней 6 к поверхности сердечника практически устраняет попадание клея на непредусмотренные участки сердечника, т. е. место крепления получается вполне определенным. Еще в большей мере это относится к случаю, когда для повышения надежности конструкции в условиях механических воздействий (особенно если масса сердечника велика) или резких изменений температуры на поверхности сердечника (фиг. 6) выполняются углубления 9 соосно с отверстиями в термокомпенсаторе и в отверстия 8 вставляются до упора диэлектрические штифты 10.

Для упрощения сборки катушки индуктивности на внутренней цилиндрической поверхности стержней 6 термокомпенсатора на определенном расстоянии можно выполнить призматические выступы 11, а в соответствующих местах наружной цилиндрической поверхности чашек - канавки 12, в которые попадают призматические выступы при надевании термокомпенсатора на сердечник. Для уменьшения технологического разброса индуктивности, обусловленного возможным при сборке поворотом одной чашки относительно другой, на внутренней поверхности полос 7 одной стороны термокомпенсатора можно выполнить .полусферические выступы 13, попадающие при надевании термокомпенсатора на сердечник в пазы чашек сердечника и тем самым фиксирующие их взаимное расположение.

При квадратной форме обоймы площадь, занимаемая катушкой, например, на печатной плате, увеличивается мало даже в случае миниатюрных катушек (не более, чем на 10-15%). При использовании экранов квадратного сечения (наиболее частый случай в радиоэлектронике) квадратная обойма лишь незначительно увеличивает размеры экрана: немного больше, чем на удвоенную толщину тонких полос 7 (обычно на

0.4-0,8 мм). При экранировании катушек часто применяют электрическую изоляцию экрана от сердечника, термокомпенсирую- щая обойма может одновременно выполнять и эту функцию, кроме того, она в определенной мере механически защищает сердечник от случайных ударов, опасных для хрупких ферритовых сердечников с тонкими стенками (случай миниатюрных сердечников). Обойму без потери эластичности в радиальном направлении конструктивно можно выполнить как единое целое с дополнительным основанием. Такая конструкция может быть каркасом всей катушки индуктивности в целом. Например, в основание могут быть

запрессованы специальные выводы, к которым можно припаять выводы обмотки, на основании можно механически надежно закрепить экран, оно может иметь ключ для однозначной установки катушки, например, на печатной плате, на основании может быть осуществлена маркировка выводов и т. п.

Предлагаемая термостабильная катушка индуктивности по сравнению с известными катушками имеет меньший технологический разброс температурного коэффициента индуктивности, меньшую нецикличность температурной зависимости параметров, меньшее старение указанных параметров, характеризуется большей технологичностью и надежностью конструкции, особенно в случае использования миниатюрных сердечников. При этом лишь незначительно увеличиваются эффективные размеры катушки и термокомпенсирующий элемент может одновременно выполнять ряд дополнительных полезных функций: служить электрической изоляцией сердечника от экрана, частично заш,ищать его от механических воздействий.

0

Формула изобретения

. Термостабильная катушка индуктивности, содержаш,ая сердечник, состоящий из двух частей и изготовленный из материала с положительным температурным коэффициентом магнитной проницаемости, обмотку и термокомпенсируюший элемент, прикрепленный к сердечнику, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стабильности параметров и надежности конструкции, термокомпенсирующий элемент представляет собой обойму, выполненную в виде продольных стержней, соединенных поперечными полосами, и охватывающую наружную боковую поверхность сердечника, термокомпенсирующий элемент изготовлен из эластичного диэлектрика с малым коэффициентом поверхностного трения.

2. Катушка по п. 1, отличающаяся тем, что стержни обоймы выполнены с призматическими выступами, а части сердечника - с канавками, в которых размещены выступы стержней обоймы.

Фиг..

Фиг,.2

Рцг.

Фцг.б

.7

Редактор А. Ворович Заказ 5129/51

Составитель Ф. Чиркина Техред И. ВересКорректор С. Черни

Тираж 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области радиотехники и техники связи и может быть использовано в качестве элемента колебательных систем различного назначения. Цель изобретения состоит в увеличении стабильности параметров и надежности конструкции. Устройство содержит броневой сердечник из материала с положительным температурным коэффициентом магнитной проницаемости, состоящий из двух чашек 3 с обмоткой и термокомпенсатором в виде обоймы, закрепленной на чашках сердечника. Термокомпенсатор имеет стержни 6, являющиеся элементами жесткости конструкции, которые фиксируют положение частей сердечника одна относительно другой и направляют строго в одном направлении их перемещение при изменениях температуры, и упругие элементы 7. Упругие элементы 7 компенсируют допуски на размеры сердечника и термокомпенсатора и поэтому обеспечивают надежную фиксацию и однозначное перемещение частей сердечника. 1з.п. ф-лы. 7 ил. 2 iS (Л Фиг. IC сд ;о со 4 со