КОЛЬЦЕВАЯ КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ
TOROIDAL COIL

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в колебательных контурах и частотных фильтрах для радиотехнических устройств различного назначения.
С наибольшим положительным эффектом изобретение может быть использовано в фильтрах гармоник мощных высокочастотных радиопередатчиков, когда необходимо, чтобы катушки индуктивности обеспечивали прохождение через них большого тока с минимальными потерями, то есть имели бы высокую добротность.
Кольцевые (тороидальные) катушки индуктивности широко применяются в высокочастотной схемотехнике [1]. При этом они выполняются с использованием тороидальных сердечников или каркасов различного сечения [2]. Достоинством кольцевых катушек индуктивности является слабое внешнее магнитное поле, что позволяет без внесения дополнительных потерь приблизить экран к самой катушке.
Недостатком катушек индуктивности, выполненных на кольцевых сердечниках, является повышенный уровень нелинейных искажений при большом напряжении сигнала на входе устройства. Например, на входе фильтра гармоник мощного радиопередатчика уровень сигнала может достигать нескольких сотен вольт, что практически исключает возможность применения в данном устройстве катушек индуктивности, выполненных на кольцевых сердечниках из магнитодиэлектрика или, тем более, из феррита.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является катушка индуктивности, выполненная в соответствии с [3] и содержащая кольцевой каркас и обмотку из провода, скрепленную с каркасом.
Существенный недостаток прототипа заключается в том, что катушка индуктивности имеет пониженную добротность из-за того, что обмотка содержит только один провод, что не обеспечивает также возможность прохождения через катушку индуктивности большого тока. Еще одним существенным недостатком прототипа является то, что обмотка размещена внутри кольцевого каркаса, что препятствует ее охлаждению.
Задача изобретения - повышение добротности кольцевой катушки индуктивности.
Указанная задача решается тем, что в кольцевой катушке индуктивности, содержащей кольцевой каркас и обмотку из провода, скрепленную с каркасом, обмотка содержит N проводов, соединенных параллельно и размещенных на кольцевом каркасе, при этом каждый провод частично размещен в выступающей внутрь части каркаса, имеющей отверстия для прохождения проводов, расположенные по окружности выступающей части с зазорами между отверстиями, причем каждый провод частично размещен в отверстиях, отстоящих друг от друга на величину суммарного зазора между ними, включающего в себя, как минимум, N-1 диаметров отверстий и N зазоров между соседними отверстиями. Кроме того, провода могут иметь токопроводящее покрытие, например, серебряное.
На фигуре изображена заявленная кольцевая катушка индуктивности, обмотка которой содержит четыре провода (N=4).
Кольцевая катушка индуктивности содержит кольцевой каркас 1 и обмотку 2 из провода. Обмотка 2 содержит N проводов, соединенных параллельно. Каждый провод частично размещен в выступающей внутрь части 3 кольцевого каркаса 1, имеющей отверстия 4 для прохождения проводов. Отверстия 4 расположены по окружности выступающей части 3 кольцевого каркаса 1 с зазорами между отверстиями, при этом каждый провод частично размещен в отверстиях, отстоящих друг от друга на величину суммарного зазора 5 между ними, включающую в себя, как минимум, N-1 диаметров отверстий и N зазоров между соседними отверстиями. Показанный на фигуре суммарный зазор δ между отверстиями для одного из проводов равен трем диаметрам отверстий и четырем зазорам между соседними отверстиями. Провода заявленной кольцевой катушки индуктивности могут иметь токопроводящее покрытие, например, серебряное.
Заявленная кольцевая катушка индуктивности имеет высокую добротность, благодаря тому, что обмотка содержит N проводов, соединенных параллельно. При этом повышается допустимый уровень тока, проходящего через катушку индуктивности. В случае применения проводов без изоляции (посеребренных), что позволяет заявленная конструкция, исключающая межвитковое замыкание в обмотке, можно еще увеличить допустимый нагрев катушки индуктивности (при использовании термостойкого каркаса, например, керамического или фторопластового). Дополнительными преимуществами заявленной кольцевой катушки индуктивности перед прототипом при ее изготовлении являются высокая точность получения заданной величины индуктивности и то, что начало и конец обмотки, содержащей N проводов, не требуют закрепления (например, при помощи ниток). Кроме того, не закрытая каркасом обмотка обеспечивает более эффективное применение принудительного охлаждения катушки индуктивности.
Заявленная кольцевая катушка индуктивности может быть применена в фильтре гармоник мощного высокочастотного радиопередатчика, а также в других радиотехнических устройствах, где используются катушки индуктивности с высокой добротностью.
Источники информации
1. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990, с.143.
2. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н. Дулина, М.С. Жука. - М.: Энергия, 1978. - с.300.
3. Авторское свидетельство СССР №1064330 А, кл. H01F 41/08, 1982 г.