Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования напряжения. Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием представляет собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме плоского кольца, на внутреннюю и внешнюю поверхности которого нанесены электроды, и намотанной на него катушки индуктивности. При подаче на конденсатор переменного напряжения в пьезоэлектрической фазе композиционного материала создаются механические напряжения, которые передаются в магнитострикционную фазу, вследствие чего происходит изменение намагниченности, приводящее к индуцированию ЭДС в намотанной на образец катушке индуктивности. В выходную цепь дополнительно включен конденсатор, с которого снимается переменный выходной сигнал. Катушка индуктивности одновременно используется для создания поля подмагничивания, что приводит к увеличению эффективности действия трансформатора. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования напряжения.

В классическом исполнении трансформатор состоит из магнитопровода с намотанными на него двумя или более электрическими обмотками. Передача энергии из одной цепи в другую производится благодаря явлению взаимной индукции [(М.В. Немцов, Электротехника и электроника, Москва, «Высшая школа», 2007, 560 стр. Глава №9).]. Так как снимаемое с выходной обмотки напряжение пропорционально количеству в ней витков, это приводит к неоправданному росту размеров устройства и его громоздкости в промышленном исполнении.

Известен также автотрансформатор, содержащий одну обмотку, но при этом обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, вследствие чего не осуществляется гальванической развязки между входной и выходной цепью.

Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является кольцевой магнитоэлектрический трансформатор, представляющий собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме плоского кольца, на внутреннюю и внешнюю поверхности которого нанесены электроды, а выходной сигнал снимается с катушки индуктивности [см. RU №128775, H01F 19/04, от 25.05.2013].

Недостатком известного кольцевого магнитоэлектрического трансформатора является отсутствие поля подмагничивания, в результате чего при преобразовании электрического поля в магнитное возникает квадратичный магнитоэлектрический эффект [см. Д.А. Филиппов, В.М. Лалетин, Т.О. Фирсова. Нелинейный магнитоэлектрический эффект в композиционных мультиферроиках // Физика твердого тела, 2014, том 56, вып. 5 с. 944-948].

Задача, на решение которой направлено заявляемое предложение, состоит в улучшении характеристик и повышении эффективности действия устройства.

Для решения данной задачи предложен кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием. Известно, что величина магнитоэлектрического эффекта очень сильно зависит от поля подмагничивания, и на так называемой полевой зависимости эффекта имеется ярко выраженный максимум [см. Д.А. Филиппов, В.М. Лалетин, G. Srinivasan. Низкочастотный и резонансный магнитоэлектрические эффекты в объемных композиционных структурах феррит никеля - цирконат-титанат свинца // Журнал технической физики, 2012, т. 82, №1, с. 47-51]. Этот эффект предлагается использовать в заявляемом устройстве.

Для пояснения предлагаемого изобретения предложена фиг. 1, где изображен общий вид кольцевого магнитоэлектрического трансформатора с подмагничиванием.

Устройство представляет собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме плоского кольца 1. На внутренней и внешней поверхностях кольца нанесены тонкие металлические контакты 2, предназначенные для подачи входного сигнала. Диэлектрик конденсатора предварительно радиально поляризован при помощи подачи на обкладки конденсатора постоянного напряжения. На конденсатор намотана катушка индуктивности 3, содержащая N витков. Дополнительно к катушке индуктивности включен конденсатор 4.

Устройство работает следующим образом: на катушку индуктивности подается постоянное напряжение Ubias, которое создает в кольцевой структуре поле подмагничивания. Величина напряжения подбирается таким образом, чтобы создаваемое поле соответствовало максимальному значению магнитоэлектрического эффекта. К входным электродам прикладывается переменное напряжение частотой f, создающее в пьезоэлектрической фазе композита механические напряжения. Эти напряжения посредством механического взаимодействия между компонентами передаются в магнитострикционную фазу, в результате чего происходит изменение намагниченности, приводящее к изменению магнитного потока, пронизывающего намотанную на образец катушку, что приводит к возникновению ЭДС индукции, которая снимается с конденсатора. Наличие конденсатора позволяет разделить переменный выходной сигнал Uout и постоянную составляющую Ubias, создающую поле подмагничивания. Это позволяет использовать катушку индуктивности и как выходную обмотку, и одновременно как катушку, создающую поле подмагничивания.

В отличие от прототипа кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием благодаря наличию конденсатора в выходной цепи позволяет катушку индуктивности одновременно использовать и для создания поля подмагничивания, что приводит к повышению эффективности действия устройства.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно улучшить характеристики устройства и повысить эффективность действия магнитоэлектрического трансформатора.

Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием, представляющий структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме плоского кольца, на внутреннюю и внешнюю поверхности которого нанесены электроды, и намотанной на него катушки индуктивности, отличающийся тем, что к ней дополнительно подключен конденсатор, с которого снимается выходной сигнал, а катушка индуктивности одновременно используется для создания поля подмагничивания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прецизионному позиционированию исполнительных элементов машин и механизмов с использованием магнитострикционного эффекта. .

Изобретение относится к области технологии обработки материалов ультразвуком в жидких средах. .

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к электрическим устройствам малых перемещений, и может быть использовано как исполнительный элемент в узлах высокоточных систем автоматической юстировки оптических элементов, в оптико-механических устройствах, в системах автоматического наведения, для коррекции кинематических цепей в высокоточных станках и т.д.

Изобретение относится к области прецизионных позиционирующих устройств, обеспечивающих значительный непрерывный диапазон перемещения объекта (˜10 мм) с чрезвычайно высоким (˜0,1 нм) разрешением.

Изобретение относится к устройствам для получения импульсных колебаний ультразвукового спектра и предназначено для предупреждения отложений в теплообменной аппаратуре и интенсификации технологических процессов.

Изобретение относится к области приборо-, машиностроения и измерительной техники и может быть использовано в машинах и механизмах различного назначения, предусматривающих относительное циклическое вращательное и/или поступательное перемещение ведомых и ведущих звеньев этих устройств посредством их энергетического взаимодействия между собой.

Изобретение относится к области электротехники и средствам автоматики и может быть использовано в качестве задатчика регулируемых перемещений. .

Изобретение относится к широкому спектру областей техники и может быть использовано в качестве задатчика микрорегулируемых перемещений, преимущественно для прецизионного позиционирования исполнительных органов машин и механизмов.

Изобретение относится к области электротехники и средствам автоматики и может быть использовано в качестве задатчика регулируемых перемещений. .

Изобретение относится к области электротехники и средствам автоматики и может быть использовано в качестве задатчика регулируемых перемещений. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для согласования высокочастотных радиотехнических устройств, имеющих высокие входное и выходное сопротивления, включенных в низкоомные тракты.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может использоваться в сверхширокополосных антеннах, работающих в диапазонах ультравысоких (УВЧ), сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (KBЧ) частот, в частности в спиральных и логопериодической вибраторной антеннах, где коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот достигает до 50.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам с дисковыми обмотками, и может быть применено в электротермических установках для индукционного нагрева повышенной частоты.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим трансформаторам для устройств передачи электрической энергии. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электрических высокочастотных трансформаторов для устройств передачи электрической энергии.

Изобретение относится к электротехнике, к энергопреобразовательным устройствам и может быть использовано в цепях питания электротехнических устройств и систем. .

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим высокочастотным трансформаторам для устройств передачи электрической энергии. .

Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным высокочастотным трансформаторам с твердой изоляцией и интенсивным охлаждением, преимущественно жидкостным, которые могут быть использоваться в качестве высоковольтных источников питания различного применения.

Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки металлов, плавки, пайки, закалки и т.д.

Устройство относится к измерительной технике, представляет собой акустический преобразователь и предназначено для геофизических исследований скважин, в частности в аппаратуре акустического каротажа. Устройство содержит корпус, в котором выделен отсек с акустически прозрачным кожухом, заполненный диэлектрической жидкостью. В отсеке находится сердечник с обмоткой возбуждения. Сердечник выполнен в виде двух пластин «серповидной» формы из магнитострикционного материала, установленных в корпусе параллельно друг другу с зазором. Концы пластин соединены между собой и жестко закреплены в корпусе, а обмотка возбуждения расположена в «серповидной» области сердечника. Между пластинами в «серповидной» области сердечника установлен как минимум один распорный элемент. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и технологичности конструкции акустического преобразователя и расширение его функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх