Силовой магнитоуправляемый элемент

 

378992

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Социалистическил

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

М, Кл. Н Olh 53/04

Заявлено 08.ll.1971 (№ 1620574/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18.1Ч.19?3. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 15.VII I.1973

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.318.562(088.8) Авторы изобретения

В. Н. Богомолов и С. Г. Шульман

Институт полупроводников АН СССР:

Заявитель

СИЛОВОЙ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к низковольтному преобразованию и регулированию электрического тока. Оно может быть использовано для инвертирования постоянного тока от источников с напряжением меньше 1 в, например при использовании энергии термоэлектрогенераторов, солнечных батарей, топливных элементов, для выпрямления переменного тока в постоянный ток напряжением меньше 1 в, например для питания термоохлаждающих устройств, сверхпроводящих соленоидов, гальванических ванн, для плавного регулирования больших токов в низкоомных цепях, например при регулировании температуры в термоохлаждающих устройствах.

Для преооразования электрического тока в силовых цепях с напряжением меньше 1 в нужны статические управляемые элементы, способные работать при напряжениях, не превышающих десятых долей вольта.

Известно, что на основе эффекта магнитосопротивления в веществах с большой подвижностью электронов можно создать управляемый элемент, работоспособность которого не ограничена минимальным значением приложенного к нему напряжения. К. п. д. преобразования при этом достигает максимального значения, если модулируемое сопротивление или магниторезистор имеет форму плоского кольца, по которому ток протекает равномерно в радиальных направлениях, а управляющее магнитное поле направлено перпендикулярно к плоскости кольца и изменяется с максимальной амплитудой.

5 Известные преобразовательные устройства, использующие эффект магнитосопротивления, предназначены для работы в маломощных управляющих цепях, поэтому конструкция управляемого элемента в этих устройствах не

10 предусматривает возможность пропускания больших токов через магниторезистор, помещенный в сильное магнитное поле, а также не приспособлена для получения предельных к. п. д. преобразования.

Целью изобретения является создание гальваномагнитного управляемого элемента, предназначенного для преобразования и регулирования электрического тока в силовых цепях низкого напряжения с большим к. п. д. и

20 с наибольшей полезной мощностью.

При этом конструкция управляемого элемента обеспечивает создание максимальных магнитных полей в зазоре магнитопровода при минимальной затраченной мощности, рав25 номерное распределение рабочего тока в магниторезисторе и оптимальные условия теплосъема с него, а также исключает повреждение магниторезистора вследствие возникновени я значительных пондермоторных сил и стягива30 пия магнптопровода при появлении магнит378992

35

65 ного поля в зазоре. Кроме того, конструкция управляемого элемента облегчает шлифовку магниторезистора при доведении его начального сопротивления до нужного значения.

Это достигается тем, что магниторезистор жестко закреплен на рабочей поверхности одного из концентраторов через электроизолирующую прокладку. Причем внутренняя боковая поверхность магниторезпстора прикреплена к концентратору, посредством которого она соединена с электрической цепью. Наружная боковая поверхность магниторезистора соединена с электрической цепью через прикрепленное к ней по периметру эквипотенциальное разрезное кольцо. Последнее жестко закреплено на наружной боковой поверхности концентратора через электроизолирующую прокладку.

Для предотвращения повреждений магниторезистора при включении магнитного поля в углублениях концентраторов расположена жесткая ограничивающая вставка.

На чертеже изображен предлагаемый элемент.

Для того, чтобы получить в зазоре магнитопровода максимальное магнитное поле, концентраторы 1 и 2 изготовлены из магнитомягкого материала, обладающего наибольшей индукцией насыщения, — пермендюра. Они имеют форму усеченного конуса с углублением в центральной части.

На торцовой поверхности концентратора 1 через изолирующую прокладку 8 приклеен магниторезистор, имеющий форму плоского кольца 4, изготовленный из антпмонида индия — вещества с максимальной подвижностью электронов при комнатной температуре. На боковую поверхность концентратора 1 через изолирующую прокладку 8 приклеено медное кольцо б, разрезанное в одном месте для предотвращения возникновения в нем индукционных токов при изменении магннтн ого потока в зазоре.

Внутренняя окружность магниторезисторного плоского кольца 4 во всех точках припаяна припоем б непосредственно к концентратору, а наружная — к медному разрезному кольцу б.

Такое расположение магниторезистора придает ему достаточную механическую прочность, необходимую при возникновении пондермоторных сил, и обеспечивает оптимальный теплоотвод с него. Кроме того, смонтированный и припаянный магниторезистор можно шлифовать до получения требуемого сопротивления.

В углубление концентратора 2 впаяна круглая металлическая вставка 7, которая прп сборке управляемого элемента входит в углубление нижнего концентратора и фиксирует ширину воздушного зазора между торцовыми повепхностями концентраторов.

В собранном виде управляемый элемент зажимается между двумя магнитопроводами 8 и 9, магнитный поток в которых создается либо постоянными магнитами, либо соответствующими обмотками. Включение управляемого элемента в электрическую цепь осуществляется через концентратор 1 и медное кольцо б.

Использование концентратора 1 для токоподвода к внутренней окружности магниторезистора позволяет освободить воздушный зазор от соответствующего электрода, что уменьшает ширину зазора, т, е. мощность, необходимую для создания переменного магнитного поля, и повышает прочность конструкции.

Кроме того, вследствие эквипотенциальности концентратора 1 и медного кольца б этим достигается равномерное распределение тока по площади магниторезистора, что способствует получению наибольшей кратности изменения сопротивления магниторезистора, т. е. получению максимального к.п.д. преобразования.

При пропускании по управляющей обмотке

9 переменного тока в воздушном зазоре возникает переменное магнитное поле, модулирующее сопротивление магниторезистора. Поскольку величина сопротивления магниторезистора определяется магнитным полем и не зависит от величины приложенного к нему напряжения, то в результате становятся воз. можными различные преобразования электрического тока при неограниченно низких напряжениях.

Предмет изобретения

1. Силовой магнитоуправляемый элемент, содержащий два концентратора магнитного поля, имеющих форму усеченного конуса с углублением в центральной части рабочей поверхности, и магниторезистор, имеющий форму плоского кольца, отличающийся тем, что, с целью уменьшения электрической мощности, необходимой для создания магнитного поля, повышения к. п. д. преобразования, повышения механической прочности магниторезистора и улучшения теплоотвода от него, магниторезистор жестко закреплен на рабочей поверхности одного из концентраторов через электроизолирующую прокладку, причем внутренняя боковая поверхность магниторезистора прикреплена к концентратору, посредством которого она соединена с электрической цепью, а наружная боковая поверхность магниторезистора соединена с электрической цепью через прикрепленное к ней по периметру эквипотенциальное разрезное кольцо, которое жестко закреплено на наружной боковой поверхности концентратора через электроизолирующую прокладку.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения повреждений магниторезистора при включении магнитного поля, в углублениях концентраторов расположена жесткая ограничивающая вставка.

378992

Редактор Л. Народная

Заказ 2095/10 Изд. № 610 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская, наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель. Е. Сафонова

Техред Т. Ускова

Корректоры: Е. Давыдкина и М. Коробова