Высокочастотное электромагнитное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01F19/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразовательной техники и вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах мощной радиоаппаратуры.

Известен трансформатор, выполненный на броневом магнитопроводе, набранном из Ш-образных пластин, штампованных из листовой электротехнической стали. Основными недостатками такого трансформатора является невозможность его использования на частотах единицы кГц и выше, а также низкие удельные массогабаритные показатели, не превышающие 500 ВА/кг и 500 ВА/дм3. Кроме того, технологический процесс сборки сердечника этого трансформатора сложен и

требует применения специальной технологической оснастки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, которое содержит сердечник из Ш-образных ферритов, первичную и вторичную обмотки, причем вторичные обмотки намотаны на боковые керны каждого или нескольких ферритов. Недостатком такого устройства является то, что отдельные сердечники данного устройства имеют меньший магнитный контакт, чем у предлагаемого изобретения и, следовательно, большую индуктивность рассеяния.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение эффективности охлаждения высокочастотного электромагнитного элемента. Это достигаVJ

ГО

о о

ется тем, что в высокочастотном электромагнитном элементе, содержащем магни- топровод, состоящий из нескольких Ш-образных сердечников, первичную и вторичную обмотки, размещенные так, что первичная обмотка охватывает все центральные стержни, а вторичная имеет отводы через окна магнитопровода от частей обмотки, обхватывающих несколько стержней магнитопровода, Ш-образные сердечники выполнены разрезными из двух равных частей, части сердечников развернуты местами разреза в противоположные стороны и приставлены друг к другу боковыми поверхностями. Для повышения эффективности охлаждения высокочастотного электромагнитного элемента в окне магнитопровода размещены радиаторы, имеющие тепловой контакт с обмотками.

Для расширения частотного диапазона работы высокочастотного электромагнитного элемента его магнитопровод собран из пар Ш-образных сердечников с различной магнитной проницаемостью, а каждая пара состоит из Ш-образных сердечников с одинаковой магнитной проницаемостью.

Поставленная цель достигается за счет того, что при таком расположении сердечников уменьшается в два раза высота высокочастотного электромагнитного элемента (увеличивается его длина и поверхность охлаждения при неизменной массе магнитопровода), т.е. конструкция высокочастотного электромагнитного элемента становится планарной. Кроме того, образование окон на противоположных сторонах магнитопровода увеличивает площадь охлаждения обмоток высокочастотного электромагнитного элемента, име- ющих непосредственный контакт с воздухом и тем самым улучшает тепловой режим обмоток. Все это позволяет при заданной температуре перегрева высокочастотного электромагнитного элемента увеличивать его электромагнитные нагрузки (магнитную индукцию в сердечнике и плотность тока в обмотке) по сравнению с прототипом и снизить массу и габариты предлагаемого устройства.

Использование радиаторов, расположенных в окнах на противоположных сторонах магнитопровода и имеющих непосредственный тепловой контакт с обмотками, позволяет еще более увеличить эффективность охлаждения обмоток. Кроме того, выполнение вторичной обмотки с отводами, расположенными в окнах магнитопровода, позволяет получить на этих отводах напряжение по уровню меньшее, чем напряжение на одном витке обмотки, а

также появляется возможность выполнения вторичной обмотки со ступенчато регулируемой индуктивностью рассеяния, что дает возможность совместить функции транс5 форматора и дросселя в одном элементе. Сборка магнитопровода высокочастотного электромагнитного элемента из пар Ш-образных сердечников с различной магнитной проницаемостью и применение в составе

0 пары Ш-образных сердечников с одинаковой магнитной проницаемостью позволяет расширить частотный диапазон работы высокочастотного электромагнитного элемента.

5На фиг. 1 изображено электромагнитное

устройство; на фиг.2 показан путь прохождения средней силовой магнитной линии по двум Ш-образным сердечниками, расположенным попарно встречно друг другу; на

0 фиг.Зв на разрезе А-А показано расположение радиаторов в окнах магнитопровода на фиг.За.б - радиаторы для простоты не показаны; на фиг.4 представлен вариант устройства с отводами вторичной обмотки в окна

5 магнитопровода.

В конструкции изобретения и прототипа обмотки показаны условно без каркаса. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 -магнитопровод; 2 -ферритовый

0 Ш-образный сердечник; 3 - внутренние боковые поверхности Ш-образного сердечника; 4 - окна; 5 - противоположные стороны магнитопровода; 6, 7 - зажимы первичной обмотки; 8, 9 - зажимы вторичной обмотки;

5 10 - боковые окна; 11 - радиаторы; 12 - обмотки.

Магнитопровод 1 высокочастотного электромагнитного элемента состоит из Ш- образных ферритовых сердечников 2, рас0 положены попарно-встречно параллельно друг другу, с магнитным контактом по поверхностям 3 с образованием окон 4 на противоположных сторонах 5 магнитопровода 1. Зажимы 6 и 7 первичной обмотки и зажи5 мы 8 и 9 вторичной обмотки выведены через боковые окна (контур окна 10) одного из крайних Ш-образных сердечников высокочастотного электромагнитного элемента. В окна 4, образованные на противопо0 ложных сторонах 5 магнитопровода 1, установлены радиаторы 11, имеющие непосредственный тепловой контакт с обмотками 12. В окна 4, образованные на противоположных сторонах 5 магнитопровода

5 1, выведены зажимы 8 и 9 вторичной обмотки. Магнитопровод 1 высокочастотного электромагнитного элемента собран из пар Ш-образных ферритовых сердечников с различной магнитной проницаемостью, а

каждая пара состоит из Ш-образных серденников 2 с одинаковой магнитной проницаемостью. Расположение ферритовых Ш- образных сердечников попарно-встречно друг другу, с магнитным контактом, с образованием окон на противоположных сторонах магнитопровода позволяет уменьшить в два раза, по сравнению с прототипом, высоту высокочастотного электромагнитного элемента и увеличить его длину и тем самым поверхность охлаждения при постоянстве массы трансформатора и его объема, т.е. сделать его конструкцию планарной.

Образование окон на противоположных сторонах магнитопровода увеличивает площадь охлаждения обмоток высокочастотного электромагнитного элемента, имеющих непосредственный контакт с воздухом. Применение радиаторов, расположенных в окнах на противоположных сторонах магнитопровода и имеющих непосредственный тепловой контакт с обмотками, увеличивает эффективность охлаждения обмоток. Все вышесказанное позволяет при заданной температуре перегрева высокочастотного электромагнитного элемента увеличить его электромагнитные нагрузки (магнитную индукцию в сердечнике и плотность тока в обмотках) и тем самым снизить массу и габариты предлагаемого устройства. Использование окон на противоположных сторонах магнитопровода для вывода зажимов вторичной обмотки позволяет получить на выходе вторичной обмотки напряжение, по уровню меньшее, чем напряжение на одном витке, кроме того, появляется возможность выполнения вторичной обмотки со ступенчато-регулируемой индуктивностью рассеяния (индуктивность рассеяния определяется той частью магнитного потока, который замыкается через Ш-образ- ные сердечники, не охваченные вторичной обмоткой), что позволяет совместить функции трансформатора и дросселя одновременно в данном высокочастотном электромагнитном элементе. Выполнение магнитопровода высокочастотного электромагнитного элемента из пар Ш-образных ферритовых сердечников с различной магнитной проницаемостью, при котором каждая пара состоит из двух расположенных попарно-встречно параллельно друг другу, с магнитным контактом Ш-образных ферритовых сердечников, имеющих одинаковую магнитную проницаемость, дает возможность расширить частотный диапазон устройства. На рабочих частотах высокочастотного электромагнитного элемента, лежащих ниже граничных частот одного из материалов сердечника (менее высокочастотного), основной магнитный поток замыкается через сердечники из этого материала, а на рабочих частотах высокочастотного электромагнитного элемента, лежащих выше граничных частот одного из материалов сердечников, основной магнитный поток замыкается через сердечники (более высокочастотные), имеющие более низкую по отношению к предыдущему сердечнику магнитную проницаемость. Формула изобретения

1.Высокочастотное электромагнитное устройство, содержащее магнитопровод, состоящий из нескольких Ш-образных сердечников, первичной и вторичной обмоток, размещенных так, что первичная обмотка охватывает все центральные стержни, а вторичная имеет отводы через окна магнитопровода от частей обмотки, охватывающих

несколько стержней магнитопровода, о т- личающееся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения эффективности охлаждения, Ш-образные сердечники выполнены разрезными из двух равных частей, части сердечников развернуты местами разреза в противоположные стороны и приставлены друг к другу боковыми поверхностями.

2.Устройство поп.1,отличающее- я тем, что оно снабжено радиаторами, расположенными в окнах магнитопровода на обмотках.

3.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью расширения частотного

диапазона работы, пары Ш-образных сердечников выполнены из материала с различной магнитной проницаемостью, а части каждой пары - с одинаковой магнитной проницаемостью.

4

J

Фиг.1

f -I

1

Ј2H2HZ.

т

3

i,

i

Ч

Фиг. 2

Iff

V

фиг.З

8

4

Ј

Я

В

A-A

9 4.

6

/ /

S7