Катушка индуктивности с термокомпенсацией
Владельцы патента RU 2426189:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро "Геофизика" (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в радиотехнических устройствах, в частности, в составе согласующего устройства выходного каскада мощного передатчика. Технический результат состоит в повышении термостабильности и расширении допустимого интервала рабочих температур. Катушка индуктивности с термокомпенсацией содержит обмотку на тороидальном ферритовом сердечнике, в отверстие которого помещен кольцевой вкладыш. По периметру сердечника размещено охватывающее его объемное кольцо. Кольцевой вкладыш и объемное кольцо выполнены из диэлектрического материала. Сердечник имеет, по меньшей мере, два зазора, разделяющих сердечник на одинаковые части. Температурный коэффициент объемного расширения материала кольцевого вкладыша и объемного кольца больше, чем у материала сердечника. Кольцевой вкладыш и объемное кольцо могут быть выполнены в виде диэлектрического корпуса, охватывающего сердечник. Число и ширину зазоров, разделяющих сердечник на одинаковые части, выбирают по величине заданного температурного коэффициента индуктивности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в качестве катушки индуктивности с термокомпенсацией в радиотехнических устройствах, в частности, в составе согласующего устройства выходного каскада мощного передатчика.
Известна катушка индуктивности [1. а.с. №636691], которая, с целью повышения термостабильности, снабжена вкладышем, установленным в отверстие сердечника. Вкладыш выполнен из немагнитного материала с температурным коэффициентом объемного расширения, большим, чем у феррита. Известно [2. Рабкин Л.И., Новикова З.И. Катушки индуктивности на ферритовых сердечниках. Л.: «Энергия», 1972, с.96], что при растягивающих усилиях магнитная проницаемость магнитоактивных материалов уменьшается, а при сжимающих - увеличивается. Этот эффект использован в катушке [1] для компенсации температурных изменений магнитной проницаемости материала ферритового сердечника путем температурного изменения растягивающего усилия, действующего на ферритовый сердечник при температурном расширении вкладыша.
Известна катушка индуктивности [3. А.с. №1090175], содержащая обмотку, размещенную на тороидальном ферритовом сердечнике, в отверстие которого помещен кольцевой вкладыш, а по периметру сердечника расположено объемное кольцо, охватывающее сердечник. Кольцевой вкладыш и объемное кольцо этой катушки индуктивности выполнены из немагнитного материала (преимущественно фарфора) с температурным коэффициентом объемного расширения меньшим, чем у феррита.
Катушка индуктивности [3. а.с. №1090175] взята в качестве прототипа предлагаемого устройства.
Общим недостатком катушек индуктивности [1] и [3] является малый диапазон рабочих температур, за пределами которого наступает тепловое разрушение конструкции индуктивности: разрушение ферритового сердечника расширяющимся вкладышем в [1] или разрушение объемного фарфорового кольца расширяющимся ферритовым сердечником в [3].
Целью изобретения является расширение допустимого интервала рабочих температур предлагаемой катушки индуктивности с термокомпенсацией.
Поставленная цель достигается тем, что у катушки индуктивности с термокомпенсацией, содержащей обмотку на тороидальном ферритовом сердечнике, в отверстие которого помещен кольцевой вкладыш, а по периметру сердечника размещено объемное кольцо, охватывающее сердечник, причем кольцевой вкладыш и объемное кольцо выполнены из диэлектрического материала, например, из полиэтилена, сердечник имеет, по меньшей мере, два зазора, разделяющих сердечник на одинаковые части, а температурный коэффициент объемного расширения материала кольцевого вкладыша и объемного кольца больше, чем у материала сердечника. Кроме того, в предлагаемой катушке индуктивности с термокомпенсацией кольцевой вкладыш и объемное кольцо могут быть выполнены в виде диэлектрического корпуса, охватывающего сердечник, а число и ширину зазоров, разделяющих сердечник на одинаковые части, выбирают по величине заданного температурного коэффициента индуктивности.
На фиг.1 и фиг.2 показаны варианты исполнения катушки, при этом на фиг.1 показана катушка индуктивности с термокомпенсацией с кольцевым вкладышем и объемным кольцом (поперечный разрез). На фиг.2 показана катушка индуктивности с термокомпенсацией, в которой кольцевой вкладыш и объемное кольцо выполнены в виде диэлектрического корпуса (разрез А-А, обмотка не показана).
Катушка индуктивности с термокомпенсацией (фиг.1) содержит: тороидальный ферритовый сердечник 1, имеющий зазоры 2; кольцевой вкладыш 3; объемное кольцо 4; обмотку 5. Кольцевой вкладыш 3 и объемное кольцо 4 выполнены из диэлектрического материала с температурным коэффициентом объемного расширения, большим, чем у ферритового сердечника 1.
Катушка индуктивности с термокомпенсацией (фиг.2) содержит: тороидальный ферритовый сердечник 1, имеющий зазоры 2; диэлектрический корпус 6, состоящий из кольцевого вкладыша и объемного кольца; обмотку (обмотка не показана).
Работа катушки индуктивности с термокомпенсацией с диэлектрическим корпусом (фиг.2) происходит следующим образом.
Протекающий по обмотке 5 катушки индуктивности с термокомпенсацией электрический ток нагревает саму обмотку 5, диэлектрический корпус 6 и тороидальный ферритовый сердечник 1. Поэтому, поскольку температурный коэффициент объемного расширения материала диэлектрического корпуса 6 больше, чем у материала сердечника 1, при температурном расширении корпуса 6 происходит увеличение ширины зазоров 2, сопровождающееся увеличением магнитного сопротивления сердечника 1, которое компенсирует, частично или полностью, в зависимости от числа и ширины зазоров 2, тепловое увеличение магнитной проницаемости материала сердечника 1.
Термокомпенсация катушки индуктивности (фиг.1) с кольцевым вкладышем 3 и объемным кольцом 4 происходит аналогично приведенному выше принципу работы катушки индуктивности с термокомпенсацией с диэлектрическим корпусом 6.
Наличие в тороидальном ферритовом сердечнике зазоров устраняет опасность теплового разрушения конструкции предлагаемой катушки индуктивности с термокомпенсацией, а возможность выбора числа и ширины зазоров в сердечнике позволяет получать различные величины ее температурного коэффициента: от отрицательных величин - для группы (не менее 2-х) зазоров малой ширины, до положительных величин - для группы (не менее 2-х) зазоров большой ширины.
1. Катушка индуктивности с термокомпенсацией, содержащая обмотку на тороидальном ферритовом сердечнике, в отверстие которого помещен кольцевой вкладыш, а по периметру сердечника размещено объемное кольцо, охватывающее сердечник, причем кольцевой вкладыш и объемное кольцо выполнены из диэлектрического материала, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостабильности и расширения допустимого интервала рабочих температур, сердечник имеет, по меньшей мере, два зазора, разделяющих сердечник на одинаковые части, а температурный коэффициент объемного расширения материала кольцевого вкладыша и объемного кольца больше, чем у материала сердечника.
2. Катушка индуктивности с термокомпенсацией по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой вкладыш и объемное кольцо выполнены в виде диэлектрического корпуса, охватывающего сердечник.
3. Катушка индуктивности с термокомпенсацией по п.1, отличающаяся тем, что число и ширину зазоров, разделяющих сердечник на одинаковые части, выбирают по величине заданного температурного коэффициента индуктивности.
