Магнитный элемент Советский патент 1993 года по МПК H01F35/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является улучшение удельных и динамических характеристик.

На фиг. 1 представлен кольцевой магнитопровод магнитного элемента; на фиг. 2 - сечение зазора магнитопровода.

Магнитный элемент с постоянной составляющей магнитного потока (фиг. 1) содержит обмотки 1,1,... 1, магнитопровод 2, переменный по сечению зазор 3.

Устройство работает следующим образом.

При максимальном токе подмагничива- ния обмоток 1,1... 1, а следовательно и при максимальном магнитном потоке в магнито- проводе 2, часть магнитопровода 2, ограниченная кривой (а б в г) по всей эффективной длине магнитолровода оказывается насыщенной и не участвует в работе, При этом индуктивность обмоток определяется ненасыщенной частью (г д) магнитопровода 2. При уменьшении магнитного потока магнитное поле уменьшается и участки магнитопровода, ограниченные кривой (б в) выходят постепенно из насыщения. Таким образом в работе при меньшем магнитном потоке участвует все большая часть магнитопровода. При этом увеличивается индуктивность обмоток 1.1...1. При малых значениях магнитного потока ненасыщенный оказывается часть магнитопровода, ограниченная кривой (б в г д) по всей эффективной длине магнитолровода. При дальнейшем уменьшении магнитного потока выходит из насыщения участок магнитопровода (а б) по свей эффективной длине. После этого момента индуктивность обмоток больше не увеличивается с уменьшением магнитного потока.

(Л

С

00

со со ю ю U

Таким образом, предложенное устройство позволяет плавно изменять индуктивность обмоток с изменением магнитного потока; Это позволяет обеспечить увеличение индуктивности обмоток с уменьшением мощности нагрузки, что гарантирует режим непрерывного тока во всем диапазоне изменения тока нагрузки. При этом при определенной конфигурации зазора можно поддерживать величину индуктивности на минимально необходимой величине, обес- печивающей для данного тока нагрузки ре- .жим непрерывного тока в ключевом преобразователе. Так как индуктивность для каждого тока нагрузки поддерживается на минимально необходимом уровне, то это обеспечивает наилучшие динамические свойства ключевого преобразователя, сохраняя при этом режим непрерывного тока,

Можно показать, что для обеспечения обратнопропроциональной зависимости индуктивности намагничивания от тока подмагничивания необходимо, что функция f(x) на участке зазора (бв) имела экспоненциальную формулу, т.е.

f(x)(6e)e px+const

Показатель экспоненты р и константа интегрирования определяются параметрами сердечника, материала, из которого он выполнен, и схемой преобразователя.

Выполнение магнитопровода с зазором, переменным по его сечению позволяет улучшить и удельные характеристики. Действительно, если выполнить зазор постоянным с величиной f(xg) (фиг.2), то индуктивность такого магнитного элемента

0

5

0

5

0

при малых токах будет меньше, чем индуктивность предложенного, т.к. части магни- топровода на кривой (а б в) ненасыщены и величина зазора на этой кривой меньше чем f(xg) а следовательно индуктивность, определяемая каждым участком магнитопровода на кривой (абв) в предложенном устройстве выше, чём в известном. Таким образом, возможно уменьшение размера сердечника и, как следствие этого, повышение удельных характеристик. При одинаковом заданном перепаде тока подмагничивания и условии обеспечения режима непрерывного тока, предложенное устройство при максимальном токе подмагничивания имеет меньшую индуктивность, чем известное из-за того, что часть магнитопровода (абв) находится в насыщении. Это позволяет улучшить динамические свойства силовой части преобразователя напряжения при токах подмагничивания больших минимального (при минимальном токе индуктивности известного и предложенного устройств равны).

Формула изобретения 1. Магнитный элемент, содержащий магнитопровод с зазором и систему обмоток, от личающийся тем, что, с целью улучшения удельных и динамических характеристик, немагнитный зазор составляет часть сечения магнитопровода, а его величина меняется по нелинейному закону.

2. Элемент по п. 1,о т л и ч а ю щ и и с я 35 тем, что на одном из участков величина немагнитного зазора определяется экспоненциальной функцией.

Использование: в качестве регулирующего элемента в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: магнитный элемент содержит систему обмоток 1, магнитопровод 2 и немагнитный зазор 3, который составляет часть сечения магнитопровода, а его величина меняется по нелинейному закону. При работе элемента участки магнитопровода постепенно входят и выходят из. насыщения, что обеспечивает режим непрерывного тока по всем диапазоне изменения тока нагрузки, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

фиг.1

S№

#4

/we#t//r7#6stJ ste nqpc/&/r

&

M7&W0M4/0 / 00rtpЈS0S

f -

8 p#&2