Магнитный модулятор Советский патент 1982 года по МПК H03C3/18 

(54) МАГНИТНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульсНОЙ технике и может быть использовано в преобразователях различного назначения. Известен магнитный модулятор, содержащий две группы входных обмоток, выходную обмотку и магнитопровод, в пазы которого уложены входные обмотки 1 . Недостаток этого модулятора заклю чается в низкой чувствительности извзаимного влияния токов входных обмоток. Наиболее близким к предлагаемому является магнитный модулятор, содерж щий ферритовый тороидальный разъемны сердечник, состоящий из двух одинако вых частей с внутренней полостью пря моугольного сечения, в которой уложе на обмотка управления, а с внешней стороны сердечника, перпендикулярно обмотке управления, намотаны входная и выходная обмотки .. Недостатком известного модулятора также является низкая чувствительность и малый коэффициент усилия изза наличия в разъемном сердечнике стыковых зазоров, что увеличивает магнитное сопротивление цепи поперечного управляющего поля. Целью изобретения является повышение чувствительности. Поставленная цель достигается тем, что в магнитном модуляторе, содержащем ферритовый тороидальный разъемный сердечник, состоящий из двух одинаковых частей с внутренней полостью прямоугольного сечения, в которой уложена обмотка управления, а с внешней стороны сердечника перпендикулярно обмотке управления намотаны входная и выходная обмотки, обмотка управления выполнена из ленточного ферромагнитного материала с высокопроводящим покрытием, а плоскость, по которой состыкованы тороидальные части 961 сердечника, расположена перпендикулярно слоям обмотки управления. На фиг. 1 показана конструкция магнитного модулятора; на фиг. 2 поперечное сечение сердечника; на фиг. 3 один из вариантов магнитного модулятора; на фиг. - эпюры тока возбуждения, магнитной проницаемости и выходного напряжения. Магнитный модулятор содержит ферритовый тороидальный разъемный сердеч ник, состоящий из двух одинаковых частей 1 и 2 с внутренней полостью прямоугольного сечения 3, в которой уложена обмотка управления переменного тока, В поперечной магнитной цепи сер|Цечника имеются стыковые поверхности 5 и 6. На ферритовый тороидальный разъемный сердечник намотаны; входная и выходная обмотки 7. Обмотка управления выполнена в виде витой катушки из ленточного ферромагнитного проводника с нанесенным на его поверх ность высокопроводящим (например, мед иым) тонкослойным покрытием, обеспечивающим уменьшение активного сопротивления обмотки и потребляемой мощности. Указанная замена делает кольцевую полость ферритового сердечника областью с высокой магнитной проводимостью |В направлении ферросодержащих слоев обмотки возбуждения. Это эквивалентно общему увеличению магнитной проводимости сечения ферритового сердечника в указанном направлении. Расположение стыковых поверхностей 5 и 6 серде ника в плоскости, перпендикулярной слоям обмотки возбуждения, компенсирует их негативное влияние на .проводимость поперечной магнитной цепи общим увеличением магнитной проводимости сечения сердечника в направлении. перпендикулярном плоскости стыковых зазоров. Кроме того, обмотка управления, вследствие содержащихся в ней ферромагнитных слоев; становится элементом магнитнои цепи и участвует в проведеНИИ как продольного, так и поперечного магнитных потоков. При это.м в ней, как и в ферритовом сердечнике, осуществляется модуляция магнитной проницаемости ферромагнетика под действием поперечного поля в каждом фе|эромагнит ном слое. На фиг. 2 пунктиром показаны линии поперечного поля, замыкающиеся по 0 ферритовому сердечнику, и частично. по ферромагнитным слоям обмотки, что отражает рост магнитной проводимости сечения. Аналогичное поперечное поле существует и в каждом ферромагнитном слое обмотки, что означает полное использование сечения сердечника, включая и полость, занятую обмоткой, для модуляции магнитной проницаемости на условиях компенсации негативного влияния стыковых зазоров. При этом достигается рост коэффициента усиления и чувствительности модулятоРабота магнитного модулятора осуществляется следующим образом. Модулятор может быть использован для реализации различных функций, а именно, для усиления слабых сигналов. преобразования постоянного напряжения в Переменное, для преобразования частоты. Он может иметь выход на удвоенной или основной частоте. В зависимости от того или иного назначения схема модулятора может содержать различные дополнительные элементы (фильтры, выпрямители и т.д.). Назначением модулятора определяется и важность того или иного параметра: в одних с;лучаях приоритет имеет коэффициент усиления, в других чувствительность модулятора. Для определенности рассмотрим работу модулятора в качестве преобразователя постоянного напряжения в переменное. В этом случае на вход модулятора подается постоянное напряжение в ферритовом сердечнике, а также в ферромагнитных слоях размещенной в кольцевом пазу сердечника обмотки возбуждения, устанавливается постоянный продольный магнитный поток. Если теперь по обмотке, возбуждения пропустить изменяющийся по гармоническому закону с частотой f ток igjjj -(кривая 8 на фиг. +), то и в ферритовом сердечнике, и в сечениях ферромагнитных слоев обмотки возбуждения возникнет попеpg y магнитный поток, показанный пунктиром на фиг. 2. i Этот поток так же, как и ток возбуждения, изменяется с частотой f и вызывает периодические изменения магнитной проницаемости/а материала сердечника и ферромагнитных слоев обмотки возбуждения. Однако эти изменения происходят с частотой 2f, так как

5

за один период колебания потока он дважды достигает максимума и дважды обращается в нуль. При этом магнитная проницаемость дважды получает минимальное значение и дважды достигает максимума (кривая 9 на фиг. ). Изменения магнитной проницаемости под действием поперечного потока вызывают пульсации с частотой 2 постоянного продольного потока, благодаря чему в выходной обмотке индуктируется ЭДС удвоенной частоты (кривая 10 на фиг. ).

Таким образом, преобразование постоянного напряжения на входе в пере менное напряжение на выходе осуществляется посредством модуляции магнитной проницаемости поперечным магнитным потоком, возникающим под воздействием переменного тока возбуждения, Величина этого потока, а следовательно, и глубина изменения магнитной проницаемости при заданном токе возбуждения зависит от магнитной проводимости поперечной цепи , содержащей два стыковых зазора.

Предлагаемая конструкция обмот;,ки возбуждения позволяет увеличить проводимость поперечной цепи и скомпенсировать негативное влияние стыковых зазоров.

Входная обмотка снабжена фильтром, препятствующим прохождению четны гармоник тока во входную цепь.

По схеме, изображенной на фиг. 3, модулятор может работать и в качестве усилителя слабых сигналов. В этом случае входной обмоткой будет обмотка возбуждения, на которую подается переменный сигнал; обмоткой управления

004

становится входная обмотка постоянного тока, а усиленный сигнал удвоенной частоты снимается на выходе модулятора.

Коэффициент усиления при этом также является функцией магнитной проводимости цепи поперечного поля, задача увеличения которой решена изобретением.

Формула изобретения

Магнитный модулятор, содержащий ферритовый тороидальный разъемный сердечник, состоящий из двух одинаковых частей с внутренней полостью прямоугольного сечения, в которой уложена обмотка управления, а с внешней стороны сердечника перпендикулярно обмотке управления намотаны входная и выходная обмотки, отличающийся тем, что, с целью повьпиения чувствительности, обмотка управления выполнена из ленточного ферромагнитного материала с высокопроводящим покрытием, а плоскость, по которой состыкованы тороидальные части сердечника, расположена перпендикулярно слоям обмотки управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 01 F 35/00, опублик. 09.10.72.

Фиг.2

Г

1

и

Вх.

дозЬ.