СИЛОВОЙ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ Советский патент 1973 года по МПК H01H53/04 

1

Изобретение относится к низковольтному преобразованию и регулированию электрического тока. Оно может быть использовано для инвертирования постоянного тока от источников с напряжением меньше 1 в, например при использовании энергии термоэлектрогенераторов, солнечных батарей, топливных элементов, для выпрямления переменного тока в постоянный ток напряжением меньше 1 в, например для нитания термоохлаждающих устройств, сверхпроводяш,их соленоидов, гальванических ванн, для плавного регулирования больших токов в низкоомных цепях, например при регулировании температуры в термоохлаждающих устройствах.

Для преобразования электрического тока в силовых цепях с напряжением меньше 1 в нужны статические унравляемые элементы, способные работать при напряжениях, не превышающих десятых долей вольта.

Известно, что на основе эффекта магнитосопротивления в веществах с большой подвижностью электронов можно создать управляемый элемент, работоспособность которого не ограничена минимальным значением приложенного к нему напряжения. К. п. д. преобразования при этом достигает максимального значения, если модулируемое сопротивление или магниторезистор имеет форму плоского кольца, по которому ток протекает равномерно в радиальных направлениях, а управляющее магнитное поле направлено перпендикулярно к плоскости кольца и изменяется с максимальной амплитудой.

Известные преобразовательные устройства, использующие эффект магнитосопротивления, предназначены для работы в маломощных управляющих цепях, поэтому конструкция управляемого элемента в этих устройствах не

предусматривает возможность пропускания больших токов через магниторезистор, помещенный в сильное магнитное поле, а также не приспособлена для получения предельных к. п.д. преобразования.

Целью изобретения является создание гальваномагнитного управляемого элемента, предназначенного для преобразования и регулирования электрического тока в силовых цепях низкого напряжения с больщим к. п. д. и

с наибольшей полезной мощностью.

При этом конструкция управляемого элемента обеспечивает создание максимальных магнитных полей в зазоре магнитопровода при минимальной затраченной мощности, равномерное распределение рабочего тока в магниторезисторе и оптимальные условия теплосъема с него, а также исключает повреждение магниторезистора вследствие возникновения значительных пондермоторных сил и стягивания магнитопровода при появлении магнитного ПОЛЯ в зазоре. Кроме того, конструкция управляемого элемента облегчает шлифовку магниторезистора при доведении его начального сопротивления до нужного значения.

Это достигается тем, что магниторезистор жестко закреплен на рабочей поверхности одного из концентраторов через электроизолнрЗющую прокладку. Причем внутренняя боковая поверхность магниторезнстора прикреплена к концентратору, посредством которого она соединена с электрической цепью. Наружная боковая поверхность магннторезистора соединена с электрической цепью через прикрепленное к ней по периметру эквипотенциальное разрезное кольцо. Последнее жестко закреплено на наружной боковой поверхности концентратора через электроизолирующую прокладку.

Для предотвращения повреждений магниторезистора при включении магнитного поля в углублениях концентраторов расположена жесткая ограничивающая вставка.

На чертеже изображен предлагаемый элемент.

Для того, чтобы получить в зазоре магнитопровода максимальное магнитное поле, концентраторы 1 и 2 изготовлены из магнитомягкого материала, обладающего наибольшей индукцией насыщения, - пермендюра. Они имеют форму усеченного конуса с углублением в центральной части.

На торцовой поверхности концентратора / через изолирующую прокладку 3 приклеен магниторезистор, имеющий форму плоского кольца 4, изготовленный из аитимонида индия- вещества с максимальной подвижностью электронов при комнатной температуре. На боковую поверхность концентратора J через изолирующую прокладку 3 приклеено медное кольцо 5, разрезанное в одном месте для предотвращения возникновения в нем индукционных токов при изменении магнитного потока в зазоре.

Внутренняя окружность магниторезисторного плоского кольца 4 во всех точках припаяна припоем 6 непосредственно к концентратор}, а нарзжная - к медному разрезному кольцу 5.

Такое располонсение магниторезистора придает ему достаточную механическую прочность, необходимую при возникновении пондермоторных сил, и обеспечивает оптимальный теплоотвод с него. Кроме того, смонтированный и припаянный магниторезистор можно шлифовать до получения требуемого сопротивления.

В углубление концентратора 2 впаяна круглая металлическая вставка 7, которая при сборке управляемого элемента входит в углубление нижнего концентратора и фиксирует Щирину воздушного зазора между торцовыми повеохностями концентраторов.

В собранном виде управляемый элемент зажимается между двумя магнитопроводами 8 и 9, магнитный поток в которых создается

либо постоянными магнитами, либо соответствующими обмотками. Включение управляемого элемента в электрическую цепь осуществляется через концентратор / и медное

кольцо 5.

Использование концентратора / для токоподвода к внутренней окружности магниторезистора позволяет освободить воздушный зазор от соответствующего электрода, что

уменьшает ширину зазора, т. е. мощность, необходимую для создания переменного магнитного поля, и повыщает прочность конструкции.

Кроме того, вследствие эквипотенциальности концентратора / и медного кольца 5 этим достигается равномерное распределение тока по площади магниторезистора, что способствует получению наибольшей кратности изменения сопротивления магниторезистора,

т. е. получению максимального к. п. д. преобразования.

При пропускании цо управляющей обмотке 9 переменного тока в воздушном зазоре возникает переменное магнитное поле, модулирующее сопротивление магниторезистора. Поскольку величина сопротивления магниторезистора определяется магнитным полем и не зависит от величины приложенного к нему напряжения, то в результате становятся возможными различные преобразования электрического тока при неограниченно низких напряжениях.

Предмет изобретения

1.Силовой магнитоуправляемый элемент, содержащий два концентратора магнитного поля, имеющих форму усеченного конуса с

углублением в центральной части рабочей поверхности, и магниторезистор, имеющий форму плоского кольца, отличающийся тем, что, с целью уменьшения электрической мощности, необходимой для создания магнитного

поля, повыщения к. п. д. преобразования, повышения механической прочности магниторезистора и злучшения теплоотвода от него, магниторезистор жестко закреплен на рабочей поверхности одного из концентраторов через электроизолирующую прокладку, причем внутренняя боковая поверхность магниторезистора прикреплена к концентратор}, посредством которого она соединена с электрической цепью, а наружная боковая поверхность магниторезистора соединена с электрической цепью через прикрепленное к ней по периметру эквипотенциальное разрезное кольцо, которое жестко закреплено на нарЗжной боковой поверхности концентратора

через электроизолирующего прокладку.

2.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения повреждений магниторезистора при включении магнитного поля, в углублениях концентраторов расположена жесткая ограничивающая вставка.