Регулируемая катушка индуктивности Советский патент 1980 года по МПК H01F21/06 

Изобретение относится к электрои радиотехнике и может быть использо вано для разработки настраиваемых полосовых фильтров, линий эадерАки и высокодобротных резонансных контурор различного применения. Известны регулируемые катушки индуктивности (РКИ), которые выполнены в виде тороидальной секциониро-: ванной обмотки, нанесенной на кольце вом ферромагнитном сердечнике l.. Перестройка ее индуктивности осуществляется благодаря поступательному перемещению в близкой зоне от катуш- ки вдоль ее центральной оси кольцевого ферромагнитного сердечника. Поскольку секционированная обмотка,каН известно, обладает значительными полйми рассеяния, то, очевидно, введе- ние в зону этих полей внешнего ферромагнитного тела создает дополните- льную магнитную цепь, по которой замыкаются магнитные силовые линии. Таким образом, индуктивность каждой секции обмотки (а, следовательно, и полная индуктивность катушки) по мере приближения к ней ферромагнетика возрастает, подобно тому , как это имеет место для катушки с разрезным сердечником, если уменьшать воздушный зазор между половинами сердечника. Недостатками этой катушки являются неопределенность в общем случае пределов регулирования индуктивности, поскольку уровень полей рассеяния секционированной катуьчки зависит от геометрии секций и их взаимного расположения; принципиальная невозможность достижения значительных (2-3% и более)пределов регулирования, достаточных для корректировки параметров индуктивности для настройки РС-звеньев в пределах допусков номиналов злектроэлементов, серийно выпускаемых промышленностью; снижение электрической добротности катушки для случая секционирования.обмотки благодаря увеличению индуктивности рассеяния. Известна также регулируемая катушка индуктивности, содержащая ферромагнитный бронев,ой магнитопровод. с зазором на керне и подстроечником, установленным с возможностью перемещения вдоль центральной оси и многослойную обмотку PJ . Обмотка выполнена цилиндрической и-расположена( на диэлектрическом каркасе.

Данное устройство является наибо лее близким к предполагаемсглу изобоо;тению по технической сущности и достигаемо 1у результату.

Недостатком его является низкая добротность.

Целью изобретения является повыи ние добротности катушки.

Цель достигается тем, что регулируемая катушка индуктивности, содер жгицая броневой магнитопровод с зазо ром на керне и подстроечником, установленным с возможностью перемещения вдоль центральной оси и многослойную обмотку, снабжена дополнительным тороидальным магнитопроводом, который размещен в броневом магнитопроводе, при этом обмотка катушки намотана на тороидальный магнитопровод с шагом витков в каждом слое по внутреннему диаметру этого магнитопровода определяемь1м из соотношения:

«J4;:ff.o.,«f(;:ff,

где а - шаг витков обмотки, мм 2R- внутренний диаметр тороидального магнитопровода,мм,

На фиг.1 изображена-Предлагаемая катушка индуктивности, общий вид; на фиг.2 - часть внутренней окружное ти тороидального магнитопровода.

Регулируемая катушка индуктивности содержит броневой магнитопровод 1 подстроечник 2, установленный в диэлектрической втулке.3. В броневом магнитопроводе 1 размещен дополнительный тороидальный магнитопровод 4, на котором намотана обмотка 5.

В качестве материала ферромагнитного тороидального магнитопровода может быть использован феррит любой марки (выгоднее использовать материал с большей магнитной проницаемостью , а также магнитодиэлёктрик или витой ленточный сердечник из пермаллоя.

Регулирование индуктивности осущетвляется ввинчиванием или вывинчиванием из резьбовой втулки резьбового подстроечника 2. Следует.отметить, что средний керн одной из ферритовых чашек магнитопровода 1 сошпифован на величину л , благодаря чему в магнитной цепи имеется перекрываемый подстроечником воздушный зазор. Перемещение подстроечника в зоне зазора ме няет магнитное сопротивление цепи и, следовательно, вызывает в известных пределах изменение величины индуктивности катушки. В тороидальных катушках магнитодвижущая сила, вызывающая составляющую основного магнитного по тока, параллельного геометри еской оси тороида, пропорционально числу слоев обмотки тороида -пи протекающему: току 1:

F, l-n.. (О

Р еобходимое число витков обмотки W для получения требуемого значения индуктивности L , как известно, выражается формулой

W

.2)

где d,S - средний диаметр и площадь поперечного сечения тороидального магнитопровода; /U - относительная магнитная

проницаемость того же магнитопровода.

Как видно из формулы ( 2) введение в конструкцию РКИ ферромагнитного тороидального магнитопровода сокращает приблизительно в число витков обмотки по сравнению с воздушной катушкой. С одной стороны это приводит к увеличению добротности обмотки в , а с другой невыгодно сказывается для обеспечения возможно большего числа слоев обмотки.

Для того, чтобы преодолеть это затруднение, предлагается искусственно создавать разрядку витков в слое, чтобы увеличить число последних. Однако при большой разрядке витков возникает провисание провода по внутреннему диаметру тороидального магнитопровода, снижающее коэффициент заполнения окна медью, и кроме того, нарушается монолитность конструкции обмотки.

Если в качестве критерия плотности укладки витков по окружности окна сердечника принять провисание витка обмотки с допуском от 0,5-0,7 мм, то нетрудно показать, что в общем случае для тороидального магнитопровода с внутренним диаметром 2R шаг намотки

должен быть в пределах от

.Rf(,-)

fWr

Это следует из

до

рассмотрения фиг.2, где дуга - АДВ, представляет собой часть внутренней окружности тороидального магнитопровода. На фиг.2 нормируемое провисание обозначено через СД, шаг намотки через АН, центральный угол для каждого шага обмотки через сб .

Формула изобретения

Регулируемая катушка индуктивности, содержащая броневой магнитопровод с немагнитным зазором на керне и подстроечником, 1становленным с возможностью перемещения его вдоль центральной оси и МНОГОСЛОЙН1ЛО обмотку, отличающаяся тем, что, с целью увеличения добротности, катушка снабжена дополнительным тороидальным магнитопроводом, который размеще

в броневом магнитопроводе, при этом обмотка катушки намотана на тороидальном магнитопроводе с шагом витков в каждом слое по внутреннему диаметру этого магнитопровода, определяемым из соотношения:

IZR

где а - шаг витков обмотки,«JM

2R - внутренний диаметр тороидального магнитопровода,мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 192938,кл.Н 01 F 21/06,1973.

2.Васильев Л.С. и др. Катушки индуктивности аппаратуры связи. М., Связь, 1973.