Спиральный сильноточный плоский частотный дроссель

Изобретение относится к электротехническим компонентам силовой частотной электроники для общепромышленного, специального оборудования и технологий аэрокосмической отрасли и может быть использовано преимущественно в модульных частотных низкопрофильных генераторах с программно-регулируемыми характеристиками на мощности от 20 кВт до 2 мВт и более для систем с точным, мощным, контролируемым и компьютерно-управляемым процессом. Сильноточный частотный дроссель включает катушку, обмотка которой выполнена в виде плоской спирали. Плоская спираль состоит из секций и изоляторов. Каждая секция выполнена в виде чередующихся полос из стали и меди. Изоляторы расположены через несколько секций друг от друга. В качестве изолятора может быть использован Имидофлекс. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности работы устройства в области импульсных токов от единиц ампер до десятков тысяч ампер с практически постоянной индуктивностью спиралевидного дросселя, достижение возможности частотно-зависимой концентрации магнитного поля вдоль оптически прозрачной для лазерного излучения магнитной оси спиралевидной обмотки дросселя с параметрическими частотными фильтрующими свойствами, снижение коэффициента близости, а также снижение себестоимости устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехническим компонентам силовой частотной электроники для общепромышленного, специального оборудования и технологий аэрокосмической отрасли и может быть использовано преимущественно в модульных частотных низкопрофильных генераторах с программно-регулируемыми характеристиками на мощности от 20 кВт до 2 мВт и более для систем с точным, мощным, контролируемым и компьютерно-управляемым процессом.

Предложенное техническое предложение может быть использовано также:

- в генераторах технологического тока для микросекундной размерной обработки общепромышленных и специализированных материалов;

- в мощных источниках локализованного магнитного поля высокой плотности для общепромышленных и специальных технологических схем, в том числе научных экспериментов в области ядерных исследований и нанотехнологий;

- в генераторах для технологий магнитно-импульсного упрочнения крупногабаритных сложнопрофильных деталей и узлов типа газотурбинных лопаток, в том числе крупногабаритных лопаток вентиляторов из титановых сплавов, блисков и др.;

- в генераторах для технологий сварки трением при наложении сильного магнитного поля и высокоточной термосборки композиций из специальных и других материалов;

- в генераторах для технологий неразрушающего контроля дефектов крупногабаритных заготовок и деталей из труднообрабатываемых материалов;

- в генераторах для технологий электропластической деформации, в том числе крупногабаритных заготовок и деталей из труднообрабатываемых материалов.

Известна электромагнитная система в виде катушки, изготовленной из свернутого в рулон плоского проводящего листа с изоляционной прокладкой, причем рулоны дополнительно снабжены вырезами для концентрации магнитного потока в области вмятины на обрабатываемой детали (патент US 7068134 В2, B21D 1/02, H01F 7/20, опубл. 25.07.2002).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для электромагнитной вытяжки металлических деталей и устранения вмятин на них (патент US 3998081 А, B21D 1/06, опубл. 21.12.1976). Электромагнитная система прототипа изготовлена в виде катушки, намотанной проводником электрического тока, причем ее витки изолированы друг от друга и от обрабатываемой детали. Намотка катушки может выполняться различными способами: плоская спираль, многослойная плоская спираль, спирали (в том числе, и многослойные), лежащие в нескольких плоскостях под углом друг к другу и т.д. Первичный источник тока, подключенный к электромагнитной системе, создает медленно изменяющийся импульс тока и, соответственно, первичного магнитного поля в области детали. Вторичным источником тока генерируется короткий вторичный импульс тока и, соответственно, вторичного магнитного поля. При этом полярность импульса вторичного тока противоположна первичному, поэтому создаваемое вторичное магнитное поле преимущественно противоположно по направлению первичному. Такой способ и устройство на его основе эффективны для материалов с хорошей электропроводностью при использовании сильных магнитных полей (порядка 10 Тл).

К недостаткам аналога и прототипа относятся:

- необходимость использования мощных высоковольтных импульсных источников вторичного тока;

- отсутствие возможности программного регулирования тока, не изменяя величину индуктивности, а также необеспечение работы в области сильных импульсных токов в широком диапазоне частот и длительностей, в том числе в мощных индуктивных накопителях и концентраторах энергии магнитного поля мегаваттного диапазона мощностей;

- отсутствие возможности частотно-зависимой концентрации магнитного поля вдоль оптически прозрачной магнитной оси спиралевидной обмотки дросселя с параметрическими частотными фильтрующими свойствами.

Также к недостатку конструкции спиралевидного дросселя прототипа относится неполное использование активного сечения проводника, обусловленное высоким значением коэффициента близости, а также высокая стоимость электромагнитной системы.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности работы устройства в области импульсных токов от единиц ампер до десятков тысяч ампер с практически постоянной индуктивностью спиралевидного дросселя, достижение возможности частотно-зависимой концентрации магнитного поля вдоль оптически прозрачной для лазерного излучения магнитной оси спиралевидной обмотки дросселя с параметрическими частотными фильтрующими свойствами, снижение коэффициента близости, а также снижение себестоимости устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что сильноточный частотный дроссель, включающий катушку, обмотка которой выполнена в виде плоской спирали, согласно изобретению плоская спираль состоит из секций и изоляторов, при этом каждая секция выполнена в виде чередующихся полос из стали и меди, а изоляторы расположены через несколько секций друг от друга.

При этом в качестве изолятора может быть использован Имидофлекс.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает:

- возможность работы в области сильных импульсных токов в широком диапазоне частот и длительностей, в том числе в мощных индуктивных накопителях и концентраторах энергии магнитного поля мегаваттного диапазона мощностей;

- возможность частотно-зависимой концентрации магнитного поля вдоль оптически прозрачной для лазерного излучения магнитной оси спиралевидной композитной обмотки дросселя с параметрическими частотными фильтрующими свойствами, что, в конечном счете, позволяет осуществить сканирование мощного лазерного луча;

- автоматизацию процесса сборки, в том числе частотного токопроводящего магнитопровода с композитной структурой;

- низкую себестоимость устройства.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 представлен общий вид сильноточного частотного дросселя;

на фиг. 2 показан разрез А-А;

на фиг. 3 представлен вид В.

Спиралевидный частотный дроссель (фиг. 1) включает катушку, обмотка которой выполнена в виде плоской многослойной спирали 1, изготовленной в виде секций (пачек) и изоляторов. Каждая секция выполнена в виде чередующихся полос 2 из стали (листовой электротехнической стали Э424) и полос 3 из меди (мягкой электротехнической меди M1). Листовые изоляторы 4 расположены через несколько секций друг от друга. Толщина стальных полос 2 составляет 0,08 мм при индукции ~ 1,6 Тл, а толщина медных полос из меди M1 - 0,4 мм с удельным сопротивлением ~ 0,0175 Ом*мм2/м. Общая ширина секции (пачки) из полос 2 и 3 составляет 20 мм. При подключении предлагаемого дросселя к более мощным источникам тока необходимо увеличить ширину и/или количество полос в секциях.

Полосы чередуются следующим образом - сначала наматываются пять стальных полос 2, затем одна медная полоса 3, далее пять стальных полос 2, затем одна медная полоса 3 и так далее, заканчивается набор пятью стальными полосами 2. Общее количество стальных полос 2 в секции (пачке) составляет 50 шт., а медных полос - 9 шт. Этот набор полос 2 и 3 навивают на оправку. Межвитковая изоляция достигается тем, что между секциями из стальных полос 2 и медных полос 3 проложен листовой изолятор 3, например Имидофлекс. Начало и конец навивки дросселя являются электрическими контактами для подключения к источнику тока. После сборки конструкция дросселя пропитывается кремнийорганическим лаком на основе нитрида алюминия.

Сильноточный частотный дроссель работает следующим образом.

При пропускании электрического тока через дроссель возникает сильное магнитное поле, сконцентрированное по оси дросселя.

Таким образом, использование сильноточного плоского частотного дросселя имеет следующие технические преимущества:

- обеспечивается плоская низкопрофильная конструкция (отсутствуют ограничения на размеры дросселя);

- появляется возможность работы в области сильных импульсных токов (100 А, 600 А, 10 тыс. А) при неизменной индуктивности в широком диапазоне частот и длительностей, в том числе в мощных индуктивных накопителях и концентраторах энергии магнитного поля мегаваттного диапазона мощностей;

- обеспечивается возможность регулирования магнитного поля без изменения индуктивности;

- обеспечивается возможность частотно-зависимой концентрации магнитного поля вдоль оптически прозрачной для лазерного излучения магнитной оси спиралевидной композитной обмотки дросселя с параметрическими частотными фильтрующими свойствами, что, в конечном счете, позволяет осуществить сканирование мощного лазерного луча;

- в широком частотном диапазоне существенно увеличивается полезная эффективная площадь медных проводников за счет снижения коэффициента близости до 0,06-0,1;

- обеспечивается автоматизация процесса сборки дросселя, а также относительно низкая себестоимость изделия.

1. Сильноточный частотный дроссель, включающий катушку, обмотка которой выполнена в виде плоской спирали, отличающийся тем, что плоская спираль состоит из секций и изоляторов, при этом каждая секция выполнена в виде чередующихся полос из стали и меди, а изоляторы расположены через несколько секций друг от друга.

2. Сильноточный частотный дроссель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изолятора используют Имидофлекс.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области исследований и проведения измерений в нефтегазовых скважинах. Аппаратное средство и система содержат плоскую установочную пластину, содержащую первый углубленный участок, выполненный с возможностью получения печатной платы, и второй углубленный участок, выполненный с возможностью получения электронного компонента.

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является уменьшение индуктивности рассеяния, снижение сопротивления провода, увеличение импульсного тока, улучшение теплоотвода от внутренних витков обмотки, повышение механической прочности конструкции трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторостроению. Технический результат состоит в выравнивании осевой составляющей магнитного поля рассеяния.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторостроению. Технический результат состоит в выравнивании осевой составляющей магнитного поля рассеяния.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторостроению и может найти применение при изготовлении обмоток трансформаторов и реакторов. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей при относительной простоте изготовления.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности и уменьшении габаритов.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в СВЧ-устройствах усиления и преобразования аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, избирательных усилителях, смесителях, генераторах и др., реализуемых по новым и перспективным технологиям).

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение стойкости к деформации обмотки линейного фильтра.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении точности размеров при изготовлении.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении магнитов с полимерной связкой и спеченных магнитов. Для получения магнитотвердого материала на основе нитридов интерметаллических соединений самария с железом и переходными металлами, выбранными из группы Ti, Nb, Mo, смешивают порошки железа и одного, двух или трех переходных металлов Ti, Nb, Mo таким образом, чтобы легирующие элементы замещали не более 10 масс.

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является уменьшение индуктивности рассеяния, снижение сопротивления провода, увеличение импульсного тока, улучшение теплоотвода от внутренних витков обмотки, повышение механической прочности конструкции трансформатора.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания гексаферритовых магнитомягких материалов для индуктивных элементов дециметрового и сантиметрового частотного диапазонов.

Изобретение относится к области теплообменной техники, а именно к способу обработки магнитореологической жидкости-теплоносителя для холодильных и кондиционерных систем.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали с изоляционным покрытием с превосходными штампуемостью и адгезионными свойствами. Электротехническая листовая сталь с изоляционным покрытием содержит электротехническую листовую сталь и изоляционное покрытие, сформированное на электротехнической листовой стали.

Изобретение может быть использовано в электротехнике, машиностроении и химической промышленности. Способ получения магнитной жидкости на органической основе, не смешивающейся с водой, включает введение магнитной жидкости на водной основе, содержащей магнитные наночастицы Fе3O4, в жидкость на органической основе, не смешивающуюся с водой.

Изобретение относится к химической композиции, чувствительной к температуре и пригодной для получения датчиков для тестирования условий хранения продуктов, которые требуют постоянного хранения при низкой температуре.

Изобретение касается способа изготовления магнитной керамики. Способ включает следующие этапы: компактирование в пресс-форме порошковой композиции, содержащей смесь железа и BN, выдавливание компактированной массы из пресс-формы, размещение в кальцийкарбонатном контейнере с графитовым нагревателем, обработка при 2-8 ГПа и 1000-2000°С.

Изобретение относится к области получения постоянных магнитов и может быть использовано при производстве высокоэнергетических постоянных магнитов на основе редкоземельных (РЗМ) сплавов и, в частности, на основе неодима, железа и бора (сплав Nd-Fe-B).

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторостроению и может найти применение при изготовлении обмоток трансформаторов и реакторов. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей при относительной простоте изготовления.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, используемому для изготовления сердечников высокочастотных двигателей. Лист выполнен из стали следующего химического состава, мас.%: С: не более 0,005, Si: 1,5-4, Mn: от более 3,0 до не более 5,0, P: не более 0,1, S: не более 0,005, Al: не более 3, N: не более 0,005, Bi: 0,0002-0,003, Ti: не более 0,002, остальное Fe и неизбежные примеси. Обеспечиваются стабильно высокие характеристики по потерям в железе на высокой частоте. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехническим компонентам силовой частотной электроники для общепромышленного, специального оборудования и технологий аэрокосмической отрасли и может быть использовано преимущественно в модульных частотных низкопрофильных генераторах с программно-регулируемыми характеристиками на мощности от 20 кВт до 2 мВт и более для систем с точным, мощным, контролируемым и компьютерно-управляемым процессом. Сильноточный частотный дроссель включает катушку, обмотка которой выполнена в виде плоской спирали. Плоская спираль состоит из секций и изоляторов. Каждая секция выполнена в виде чередующихся полос из стали и меди. Изоляторы расположены через несколько секций друг от друга. В качестве изолятора может быть использован Имидофлекс. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности работы устройства в области импульсных токов от единиц ампер до десятков тысяч ампер с практически постоянной индуктивностью спиралевидного дросселя, достижение возможности частотно-зависимой концентрации магнитного поля вдоль оптически прозрачной для лазерного излучения магнитной оси спиралевидной обмотки дросселя с параметрическими частотными фильтрующими свойствами, снижение коэффициента близости, а также снижение себестоимости устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх