Индуктивное устройство

 

О П И С А Н И Е б2овз4

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сецмелмсткчаюскх ееесвубвкк (61) Дополнительное к авт. сагид-вУ

1 (22) Заявлено 16.03,73 (21) 1897295/07 (51) М. Кл.а

Н 01 F 27/24 с присоединением заявки № аеударатааннь!й каматет

Вааата Ииннетрав СССР ае делам,нзабретеннх

H OTKPblTHII (23) Приоритет(43) Опубликовано 05.07.76.6юллатЕнь 3425 (53) УДК 621.3.042!

:537.312,62 (0SBß ) (45) Дата опубликования описания 20,0а.7(3 (7Q) Автор изобретения

Л. Б. Розенбаум

7 ф (71) Заявитель (54) ИНДУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к производству . алектроиндукционных аппаратов, например ,трансформаторов, вариометров, дросселей, :,резонаторов, магнитных усилителей и т.п., )

;включаюших в себя обмотки и сердечники, выполненные из ферромагнитного материала., Известны индуктивные устройства, со держашие два магнитопровода, рабочие обмотки, соединенные согласно-,последователь-: но, и обмотки подмагничивания, соединен- щ ные встречно-последовательно, причем магнитопроводы выполнены из ферро- или ферримагнитного материала.

Недостаток устройств, содержаших укаэанные магнитопроводы, заключается в 1к большой величине потерь устройства в целом, обусловленной потерями в магнитопро-! воде, воэрастаюшими с увеличением часто:ты. !

Для уменьшения потерь в магнитопрово- gp де предлагаемое устройство помешено в .криостат, заполненный хладагентом, например жидким гелием, а магнитопроводы выполнены из сверхпроводяшего материала первого рода. 25 ю

На фиг. 1 дана схема индуктивного ус,тройства, например дросселя с магнитопро-! водами; на фиг. 2 — график зависимости индукции В от поля К сверхпроводников первого рода; на фиг. 3 — график зависи-! мости средней индукции и дифференциаль;ной магнитной проницаемости от. напряжен ности внешнего однородного поля для сверх проводящего сердечника, имеюшего форму, элипсоида с. размагничивающим фактором, D вдоль направления внешнего поля.

Индуктивное устройствб содержат маг нитопроводы,1 и 2, рабочие обмотки 3, обмотки подмагничивания 4 и криостат 5 с .хладагентом, например жидким гелием. К обмоткам подмагничивания подключено ,подмагничиваюшее устройство. Магнитопро.воды 1 и 2 выполнены из материала, например свинца, тантала, олова и т.п„ кото- . рый в сверхпроводяшем состоянии является сверхпроводником первого . рода, Магнитопроводы с обмотками располагаются в криостате с хладагентом, например жидким гелием,в результате чего они оказываются ,охлажденными до температуры, меньшей

20634., Х.

2 ) дНо << Нс

Цу CL

3 температуры перехода Тс. Если магиитопроводы 1 и 2 (например, стержни) имеют незамкнутую форму, то конфигурация обмотки 4 выполняется такой, при которой создаваемое ею поле было бы как можно более однородным. Если магнитопроводы (например, тороиды) имеют замкнутую форму, то поле, создаваемое обмоткой 4, должно быть слабо неоднородным, Работа устройства основана на том, что большие изменения магнитного потока при малых изменениях переменного поля Н- (тока 1-), обусловливающие высокую дифференциальную магнитную проницая моть магнито. провода, вызываются выталкиванием потока из свер хпроводника при возрастании перемен- ного поля (эффект Мейсснера) и проникновением . р потока в магнитопровод при уменьшении пе- ременного поля. Применение двух магнито, проводов (фиг. 1) обусловлено необходи мостью развязки .высокочастотной и подмагничи8аюшей цепей. Для этой цели обмотки 4 намотаны так, что наводимые в них ВЧ э.g.c. направлены навстречу друг другу, В сверхпроводнике первого рода в сверхпроводящем состоянии индукция В равна нулю, за исключением тонкого поверхност ного слоя (лондоновской глубины проникновения). При наложения магнитного поля Н, превыш аю щег о критическое поле свер хпр оводника Нс сверхпроводимость: исчезает и

ВИ (фиг. 2). Для тел конечных размеров или тел, имеющих незамкнутую форму, например для тел эллипсоидной формы В = О в интервале полей 0< Нс Ы D) Нс, В=Н при Н нс,а в интервале (X-П)Нс(нс, Нс промежуточное состояние сверхпроводника, 5 — линейно возрастает от нуля до "с, фиг. 3). Здесь Il — размагничивающий фактор для направления, вдоль которого приложено магнитное поле. В интервале полей (i-D)

H < Я С Йс — дифференциальная магнитная проницаемость

Таким образом, магнитопровод из сверхпроводника первого рода, помещенный в постоянное попе, приблизительно равное Нс(4-4)

У по отношению к переменным (высокочастотным) сигналам будет иметь сравнительно, высокую магнитную проницаемость, если дли-! на магнитопровода существенно превысит его! поперечный размер. Если поле H не вполне однородно или если магнитопровод имеет не еппнпооидепьную форну (например, пипиндр зависимость B(H) станет нелинейной и И = б удет зависеть от поля. Это дает,возмож-

AH, ность существенно менять индуктивность устройства путем изменения подмагничивающего тока в небольших пределах. Для магнитопровода замкнутой формы (например тЬ-

Pa), эффект размагничивающего действия, связанный с наличием ко|шов магнитопровода, отсутствует. В этом случае D = О, реально достижимые значения дифференциальной магнитной проницаемости определяются степенью неоднородности магнитного поля.

В этом случае

/ где Нц — напряженность подмагничивающего поля, Ч вЂ” направление, вдоль которого поле

Ц неоднородно, CL — размер тела вдоль направления ц.

Высокие значения P-с можно получить, еесли. т,е. если подмагничиваюшее поле слабо не однородно. В частном случае тонкого тора прямоугольного сечения с наружным радиусом пхс и внутренним,Г„„ „(Q. =,"ма.ка — гм,ц гмии ) при условии, что по ле Йц создается током, протекающим по

76 равномерной обмотке тора, сР ср ду дг ду. ср ср х Hä

39 га рcP тогда . ° и = * - "ы

2 <гиа.кс гмин)

Для получения значительно большей дифференциальной магнитной проницаемости, необходимо создать поле Но более медленно меняющееся вдоль радиуса t чем по

3 ф

В закону г путем специального конструиро-. вания обмотки.

Для применения сердечника из сверхпроводника в качестве магнитопровода индуктивного устройства на высоких частотах желательно изготавливать его из тонких пластин, изолированных друг от друга. Толщины пластинок d должны быть меньше . глубины скин-слоя ц в нормальном (неNO сверхпроводящем) состоянии. Следовательно, с учетом лондоновской глубины проникновения g необ.ходиьщ цовлетворить два неравенства 3.<с СИ =@ — где J,— удельфон ное объемное сопротивлейие 1(в ОМ.м); в нор

56 мальной фазе вблизи температуры перехода

"с, P = 4é 20 4H/ì, j --частота в герцах.

При температуре " (ч с. с различным g для различных материалов ий (О я, Ф1 неоавенства удовлетворяются до частот по6 :)20634 6 ,рядка 30 МГц. Сердечник целесообразно из-, время фазового перехода имеет порядок готавливать методом напыления. Кроме 10 с.

1 того, в тонких пленках в силу специфики Следовательно, магнитопровод, выцолмеханизма проводимости происходит увели- . пенный из сверхпроводника, должен иметь чение на один -два порядка величины электри-; малые потери и малую инерционность прн под1 ческого сопротивления по сравнению с мас- I магничивании. Для понижения потерь во всем сивным образцом. Поэтому Р принимается индуктивном устройстве желательно изго-6 . порядка 10 10 :ОМ.м, что позволяет тавливать высокочастотную обмотку 3 увеличить толщину пленок. также из сверхпроводящего материала.

Добротность сердечника при отсутствии сверхпроводимости

У о Я и

Фиа2

Фиг.Р

Составитель Л. Федосов

Техред Н. Андрейчук Корректор В. Микита

Редактор В, Фельдман Заказ 3036/229 Тираж 977,Подписпое

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

При Pg = ) 1 наряду с нормальной фазой существует сверхпроводящая.

В этом случае необходимо учитывать фазовый сдвиг между изменением внешнего переменного поля и смешением границы меж, ду нормальной и сверхпроводящей; фазами.

Этот сдвиг должен быть невелик, так как Формула изобретения

Индуктивное устройство, содержащее . .два магнитопровода, рабочие обмотки, соединенные согласно — последовательно, и обмотки подмагничивания, соединенные встречно-последовательно, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь в магнитопроводах, оно поме,щено в криостат с хладагентом, например ® жидким гелием, а магннтопроводы выполнены из сверхпроводящего материала первого ряда.