Магнитопровод, преимущественно для широкополосного дросселя Советский патент 1991 года по МПК H01F27/34 

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к области трансформаторостроения, электрических машин и магнитопроводов для них.

Целью изобретения является повышение суммарной маг-питной проницаемости и добротности в широкой полосе частот при сохранении габаритов.

На фиг. 1 представлен частотный спектр магнитной проницаемости маг- нитомягких материаловJ на фиг. 2 - примеры геометрического сопряжения тороидальных сердечников; на фиг. 4 - частотный спектр магнитной проницаемости ((Ь|) низкочастотной модели составного магнитопровода и его компонент; на фиг. 5 - экспериментальные кривые частотной зависимости добротности составного низкочастотного магнитопровода и его компонент; на фига 6 - частогаь.н спектр магнитной проницаемости (&0 высокочастотной модели составного магнитопровода и его компонент; на фиг. 7 - экспериментальные кривые частотной зависимости добротности составного высокочастотного магнитопровода и его компонент.

Техническая сущность изобретения состоит в оптимальном выборе и предельном использовании магнитных параметров компонент магкнтопровода, Причем реализация параметров компонент будет осуществлена тем полнее, чем уже окажется полоса частот между критическими частотами компонент, например, когда частоты компонент чередуются не шире, чем через октаву

со

со

NS

f

fifi

:2f k);(i 1, n-1) .

Принцип выбора доли компонент в составе композиционного магнитопро- вода диктуется требованием выравнивания на низких частотах параметров, пропорциональных их магнитным прово- димостям

|4-,s-t и;.и8,ч

(t 1, n-1),

где п

§

-число компонент в составе маг нитопр ов од а;

-магнитная проницаемость,

-площадь активного сечения i-й компоненты.

Эквивалентная магнитная проницаемость составного тороидального магнитопровода Мдиз геометрически сопряженных тороидальных сердечников компонент выражается через магнитны проницаемости магнитных материалов компонент м;

Y4 I

соотношениями: п

или

f,

.(ц. ь;

-

Zlh;

,(1

где Д; ,, h| - соответственно радиальная ширина (фиг.2) и высота (фиг.З) 1-го сердечника.

Обеспечивать в полосе частот до FMnKC f Kpin максимальную эквивалент ную магнитную проницаемость /Ц возможно,0 если максимально произведение fU9FA,. А это достигается тогда, когда максимален числитель выражения (1), Последнее приводит к требованию обеспечения постоянства слагаемых, т.е. (Ц; A; |uj+t Л;.1или/и; а1

(u; -ihi-H

(2).

То есть наибольшая суммарная магнитная проницаемость в широкой полосе частот может быть достигнута при использовании в магнитопроводе геометрически сопряженных сердечников из магнитомягких материалов, критические частоты которых равномерно распределены в заданном интервале рабочих частот, причем магнитные про Водимости компонент выбираются в сил условия (2) равными. При равных магнитных проводимостях компонент сие- темы при увеличении частоты в районе каждой последующей f кр общая проводимость равномерно снижается за счет последовательного выключения из общей магнитной цепи отдельных и равных по величине магнитных проводи- Мостей компонент, оставаясь при этом выше, чем индуктивность сплошного сердечника или составного,

10

15

20

25

-30

35

40

45

- у |$д55

материалы которого подбираются по другим критериям.

В тороидальной конструкции (фиг.2 и 3), в которой обеспечено геометрическое сопряжение компонент сердечника 1-3, имеет место их единая центральная симметрия и должны геометрически сочетаться наружные dH и внутренние d BW диаметры компонент, т.е. d н; « dBHJt(, где , rPj (фиг.2), или при разных высотах h, они имеют одинаковые наружные и внутренние диаметры (фиг.З).

Выполнить условие оптимального отбора критических частот f кр компонент с достаточным приближением возможно9 используя весь арсенал известных классов ферромагнетиков, в том числе ленточные металлические и аморфные материалы с толщиной лент от 0,5 до 0,05 мм.

Экспериментальная проверка предлагаемого устройства проводилась на двух физических моделях, одна из которых была выполнена с использованием в качестве компонент сердечников из железо-никелевых сплавов марок 80НХС (fkp1 10 кГц) и 50L ( 50 кГц) , d вторая - на базе сердечников из железо-никелевого сплава 80НХС и феррита марки 2000 НМ1 (f „,,: 400 кГц).

Частотные характеристики эквивалентной магнитной проницаемости составного магнитопровода (кривая 2) и его компонент (кривые и 3) для первой модели приведены на фиг„ 4 и 5Э то же для второй модели - на фиг„ 6: для составного кагнитспро- вода - кривая 5, для его компонент - кривые 3 и 4.

Частотные характеристики электии- ческой добротности магнигопровода (кривая 2) и его компонент (кривые 1 и 3) для первой модели приведены на фиг, 5, то же для второй модели - на фиг. 7: кривая 5 для магнитопровода, для его компонент - кривые (3 и 4).

Из кривых видно, что для первой модели эквивалентная магнт-пкая проницаемость составного магнитопровода на 40-70% выше аналогичного параметра компоненты с большей электрической добротностью.

Указанное преимущество первой модели реализуется до частоты порядка 40 кГи, выше которой неэффективно

П

Изобретение относится к электротехнике, а именно к магнитопроводам для трансформаторных устройств и дросселей. Целью яллнется повышение суммарной магнитной проницаемости и добротности в широкой полосе частот при сохранении габаритов. Магни- топровод содержит п кольцевых сердечников из различных ферромагнитных материалов, площади активных сечений которых обратно пропорциональны магнитным пронкцаемосчг м их материалов, а критические частоты магнитных материалов сердечников равномерно распределены в полосе рабочих частот. 7 ил.

d,

di

3

А

Фие.2

Фиад

л

з

50

4,0

Ю

100150

ФиеЛ

200 f к Гц

20 фиг. 5

ЪОW J,№

10

50

150

200 ЈКГц

ЮО&хГц