Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОМПОНЕНТ

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для расширения номенклатурного ряда пассивных компонентов и может быть использовано в качестве компонента для построения на его основе силовой пассивной части источников вторичного электропитания, коммутационных контуров автономных инверторов, сглаживающих фильтров и фильтров помех, накопителей энергии, генераторов импульсов напряжения и/или тока и иных электротехнических устройств.

Одним из методов совершенствования электромагнитных элементов является создание гибридных магнитных радиокомпонентов (МРК) и, прежде всего, многофункциональных электромагнитных трансформаторов (МЭТ). Примером реализации многофункциональных электромагнитных трансформаторов служат: трансформатор-модулятор амплитудный, трансформатор-триггер, параметрический трансформатор, трансформатор-умножитель частоты, трансформатор-делитель частоты вдвое, трансформатор-балансный преобразователь частоты, трансформатор фазовращатель, трансформатор-фазовый дискриминатор, трансформатор-конвектор однофазного напряжения в трехфазное (и обратно) и т.д. [1, 2, 3, 4].

Приведенные выше МЭТ имеют много преимуществ по сравнению с дискретными компонентами, но они рассчитаны лишь на мощности до сотен ватт (500 Вт), и область применения их, соответственно, ограничена.

Данный недостаток отсутствует у интегрального (гибридного) LC - компонента, сочетающего в себе свойства дросселя и конденсатора. Существует несколько вариантов исполнения данного компонента: индукон, обмотка-емкость (индуктивность-конденсатор), декон (дроссель-конденсатор) [5, 6, 7, 8]. Каждый из компонентов представляет собой две проводящие обкладки разделенные диэлектриком, где для создания различных схем используется индуктивность обкладок и межобкладочная емкость. Декон имеет особенность, заключающуюся в том, что индуктивность выполнена на ленточном магнитопроводе, ферромагнитные ленты которого изолированы друг от друга диэлектриком и создают электрическую емкость компонента.

Недостатками вышеперечисленных электромагнитных компонентов являются низкая степень интеграции, ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близкими к предлагаемому являются технические решения гибридных электромагнитных компонентов, описанных в ряде публикаций [9, 10, 11, 12, 13], имеющих различное название - «спиральная полосковая линия», «единый конструкторско-технологический компонент». На основе вышеназванных компонентов авторами созданы и запатентованы различные устройства. Однако данные технические решения гибридных электромагнитных компонентов имеют существенные недостатки, которые проявляются в их узкой функциональности, каждый из них выполняется под конкретное схемотехническое решение конкретного устройства. Т.е. авторы защищают не компонент, а устройства с интегрированной структурой силовой пассивной части. Причем степень интеграции структуры зависит от назначения предлагаемого устройства.

Техническими задачами изобретения являются расширение номенклатурного ряда пассивных компонентов преобразовательной техники, расширение функциональных возможностей, повышение степени интеграции, уменьшение массы и габаритов гибридного электромагнитного компонента, снижение расхода электроизоляционных и проводниковых материалов.

Поставленная задача решается тем, что многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент (МИЭК), состоящий из проводящих обкладок, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком, содержит токовыводы обкладок, расположенные по всей длине каждой обкладки. Кроме того, МИЭК может быть выполнен не из одной, а из нескольких секций, каждая из которых содержит проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком, обкладки каждой секции имеют токовыводы, расположенные в начале и в конце обкладок, причем секции могут быть магнитосвязаны.

На фиг.1 представлен предлагаемый многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент, состоящий из двух проводящих обкладок 1, 2, свернутых в спираль (на рисунке не показано) и разделенных диэлектриком (на рисунке не показан), токовыводы обкладок, расположенные в начале 3, 4, в конце 5, 6 и по всей длине 7, 8, 9, 10, 11, 12 каждой обкладки.

Расположение выводов по длине проводящей обкладки может быть, например, в точках 1/4, 1/3, 1/2, от общего количества витков обкладки.

На фиг.2 представлен вариант предлагаемого МИЭК, состоящего из трех проводящих обкладок 1, 2, 13 свернутых в спираль (на рисунке не показано) и разделенных диэлектриком (на рисунке не показан), токовыводы обкладок, расположенные в начале 3, 4, 14 в конце 5, 6, 15 и по всей длине 7, 8, 9, 10, 11, 12 внутренней и внешней обкладок.

На фиг.3 представлен вариант трехсекционного исполнения МИЭК. Он содержит три секции 16, 17, 18, у каждой две обкладки 1, 2 и выводы в начале 3, 4 и в конце 5, 6 обкладок.

На всех рисунках МИЭК представлен в виде развернутом для более наглядной демонстрации расположения обкладок, выводов и секций.

Поскольку обкладки МИЭК свернуты в спираль, они имеют магнитную связь друг с другом, которая может быть усилена исполнением МИЭК с магнитным сердечником.

МИЭК выполняется по единой технологии в единой конструкции, его параметры задаются на стадии проектирования и контролируются на стадии изготовления. Обкладка МИЭК может быть выполнена из фольги или из проволоки. Многообразие вариантов соединения обкладок секций (последовательные, параллельные, последовательно-параллельные) дают проектировщикам возможность один и тот же компонент использовать в различных назначениях.

Предлагаемый МИЭК позволяет осуществлять построение силовой пассивной части источников вторичного электропитания и иных преобразовательных устройств, уменьшая значительно количество дискретных пассивных компонентов схемы.

Источники информации

1. Г.П. Задерей. Многофункциональные магнитные радиокомпоненты. - М.: Сов. Радио, 1986, 136 с.

2. ГОСТ 23871-79. Трансформаторы электронно-магнитные многофункциональные. Термины и определения.

3. ГОСТ 23873-79. Трансформаторы электронно-магнитные многофункциональные. Основные параметры.

4. Патент РФ №2124776 от 10.01.1999. H01F 38/00. Многофункциональный трансформатор. Костюкова Т.П., Рогинская Л.Э., Аглямов P.P.

5. И.В. Волков, С.И. Закревский, В.В. Пшеничный. Гибридный элемент электрической цепи - индукон и его использование в преобразователях напряжения в источник тока. В сб. Проблемы преобразовательной техники. Материалы III Всесоюзной научно-технической конференции, АН УССР. Киев. 1983, с.250-252.

6. Ю.А. Кашин Р.С. Сибагаттулин, Р.А. Тухваттулин, И.М. Хомяков. Деконные системы преобразования магнитной техники. Материалы III Всесоюзной научно-технической конференции, АН УССР. Киев. 1983.

7. А.с. СССР №849392. Индуктивно-емкостной преобразователь / Ю.А.Кашин - в БИ №, 1981.

8. В.В. Ивашин, С.В. Бердников, С.С. Ракитский. Узлы принудительной коммутации тиристоров с обмоткой-емкостью. Тольятти, 1986, с.12.

9. А.с. 1644337. Резонансный инвертор. Конесев С.Г., Мельников В.И., Михаилов И.Г., Чиглинцев А.Г. БИ - 1991 - №15.

10. А.с. 1714791. Устройство заряда формирующих линий. Мельников В.И., Конесев С.Г., Михаилов И.Г., Никитин А.С. БИ - 1992 - №7.

11. А.с. 1786639. Импульсный генератор напряжения. Конесев С.Г., Мельников В.И., Михаилов И.Г., Тукаев Р.Т. БИ - 1993 - №1.

12. А.С. 1492453. Спиральный генератор импульсов напряжения. Конесев С.Г., Мельников В.И., Осинцев С. В., Тухватуллин Р.А. БИ - 1989 - №25.

13. А.с. 1591085. Импульсный трансформатор. Мельников В.И., Конесев С.Г., Михаилов И.Г., Черенчук Ю.П. БИ - 1990 - №33. Н. Патент на изобретение №1412521. Трехфазный индуктивно-емкостной преобразователь. Конесев С.Г., Хлюпин П.А., Конесев И.С. БИ - 2011 - №5.