КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ
INDUCTANCE 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 имели высокую добротность и обеспечивали прохождение через них большого тока с минимальными потерями.
В катушках индуктивности коротковолновых передатчиков большой мощности (1 кВт и выше) находят применение цилиндрические намотки из медного провода, ленты или трубки, в том числе намотки в виде ленты на ребро [1]. Все эти катушки индуктивности имеют большие габаритные размеры из-за увеличенной длины или из-за увеличенного диаметра в случае намотки лентой на ребро, при этом бескаркасные катушки индуктивности имеют пониженную стабильность параметров при изменении температуры.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является катушка индуктивности, выполненная в соответствии с [2] и содержащая сборный каркас и N обмоток из неизолированного провода, соединенных параллельно и закрепленных на каркасе. Данная конструкция выбрана в качестве прототипа.
Существенный недостаток прототипа заключается в том, что катушка индуктивности не обеспечивает прохождение через нее большого тока из-за того, что при увеличении количества обмоток, расположенных друг над другом, снижается добротность катушки индуктивности и увеличивается ее нагрев.
Задача изобретения - повышение добротности катушки индуктивности и расширение ее эксплуатационных возможностей.
Указанная задача решается тем, что в катушке индуктивности, содержащей рядовую цилиндрическую намотку с шагом, расположенную на сборном каркасе, состоящем из двух боковых панелей, расположенных параллельно и соединенных гребенками, выполненными в виде планок прямоугольного сечения с пазами для провода, при этом намотка выполнена неизолированным проводом круглого сечения в виде N обмоток, уложенных в соответствующие пазы гребенок с образованием витков некруглой формы и соединенных параллельно, причем каждый виток каждой обмотки имеет М граней, где М - количество гребенок, из которых две диаметрально противоположные и расположенные в одной плоскости гребенки имеют увеличенную длину, выступают за боковые панели и имеют отверстия для крепления, обмотки разделены на K частей, где K=2, 3, 4…, при этом витки каждой последующей части обмоток сдвинуты на один паз относительно витков предыдущей части обмоток, причем в каждой части обмоток провод каждой последующей обмотки уложен в соответствующие пазы поверх провода предыдущей обмотки, а каждый виток провода каждой из частей обмоток представляет собой ломаную линию и имеет K сдвигов на один паз в соседнюю плоскость намотки, при этом каждая боковая панель снабжена закрепленной на ней металлической пластиной, имеющей, как минимум, N+1 отверстий, из которых N отверстий предназначены для закрепления проводов в начале и в конце каждой обмотки при помощи пайки, а одно отверстие предназначено для установки дополнительно введенного контакта, причем каждая боковая панель также имеет, как минимум, N+1 отверстий, сопряженных с отверстиями в металлической пластине, закрепленной на боковой панели, при этом остальные М - 2 гребенки также имеют увеличенную длину и выступают за боковые панели.
На фиг.1 изображена заявленная катушка индуктивности, содержащая двенадцать обмоток из неизолированного провода (N=12), разделенные на две части (K=2).
На фиг.2 и фиг.3 изображены каркас и детали каркаса заявленной катушки индуктивности, на которых показаны все необходимые отверстия и пазы.
Катушка индуктивности содержит рядовую цилиндрическую намотку 1 с шагом, расположенную на сборном каркасе, состоящем из двух боковых панелей 2, расположенных параллельно и соединенных шестью гребенками 3 и 4, выполненными в виде планок прямоугольного сечения с пазами 5 для провода. Намотка 1 выполнена неизолированным проводом круглого сечения в виде двенадцати обмоток (N=12), уложенных в соответствующие пазы 5 гребенок 3, 4 с образованием витков некруглой формы и соединенных параллельно, причем каждый виток каждой обмотки имеет шесть граней и шесть ребер (М=6). Две диаметрально противоположные и расположенные в одной плоскости гребенки 4 имеют увеличенную длину, выступают за боковые панели и имеют отверстия 6 для крепления катушки индуктивности, при этом гребенки 3 также имеют увеличенную длину и выступают за боковые панели 2. Обмотки разделены на две части: первую 7 и вторую 8, при этом витки второй части 8 обмоток сдвинуты на один паз относительно витков первой части 7 обмоток, причем в каждой части обмоток провод каждой последующей обмотки уложен в соответствующие пазы поверх провода предыдущей обмотки, а каждый виток провода каждой из частей обмоток представляет собой ломаную линию и имеет два сдвига (K=2) на один паз в соседнюю плоскость намотки. Каждая боковая панель 2 снабжена закрепленной на ней металлической пластиной 9, имеющей в данном случае тринадцать отверстий, из которых двенадцать отверстий 10 (N=12) предназначены для закрепления проводов в начале и в конце каждой обмотки при помощи пайки, а одно отверстие 11 предназначено для установки дополнительно введенного контакта 12. Каждая боковая панель 2 также имеет в данном случае тринадцать отверстий, сопряженных с аналогичными отверстиями в металлической пластине 9, закрепленной на боковой панели 2. Каркас заявленной катушки индуктивности, изображенный на фиг.2, содержит дополнительную панель 13, расположенную в средней части каркаса параллельно боковым панелям 2 и предназначенную для дополнительного закрепления гребенок 3, 4 и устранения их прогиба при намотке. При малом количестве витков, то есть при малой длине гребенок, дополнительная панель 13 может отсутствовать.
На фиг.4 в развернутом виде представлена намотка заявленной катушки индуктивности на каркасе, изображенном на фиг.2 и имеющем шесть ребер, то есть содержащем шесть гребенок (М=6). Намотка 1 содержит N обмоток, разделенных на две части (K=2): первую 7 и вторую 8, при этом каждый виток провода каждой из частей обмоток представляет собой ломаную линию и имеет два сдвига на один паз в соседнюю плоскость намотки: первый сдвиг между ребрами 3 и 4, а второй сдвиг между ребрами 6 и 1.
На фиг.5 в развернутом виде представлена намотка заявленной катушки индуктивности на каркасе, изображенном на фиг.2 и имеющем шесть ребер, то есть содержащем шесть гребенок (М=6). Намотка 1 разделена на три части (K=3): первую 14, вторую 15 и третью 16, при этом каждый виток провода каждой из частей обмоток представляет собой ломаную линию и имеет три сдвига на один паз в соседнюю плоскость намотки: первый сдвиг между ребрами 2 и 3, второй сдвиг между ребрами 4 и 5 и третий сдвиг между ребрами 6 и 1.
На фиг.4 и фиг.5 также условно показаны металлические пластины 9, закрепленные на боковых панелях 2 между ребрами 6 и 1.
Заявленная катушка индуктивности имеет расширенные эксплуатационные возможности благодаря разделению намотки на К частей, в результате чего значительно повысилась добротность катушки индуктивности, что, в свою очередь, позволяет повысить допустимый уровень тока, проходящего через катушку индуктивности и приводящего к ее нагреванию. Благодаря разделению намотки на K частей повышается эффективность принудительного охлаждения заявленного устройства, что очень важно в случае применения катушки индуктивности в выходных цепях коротковолновых передатчиков повышенной мощности. Еще одним преимуществом заявленной катушки индуктивности перед прототипом при ее изготовлении является более высокая технологичность, в частности то, что начало и конец намотки, содержащей N проводов, не требуют дополнительного закрепления, кроме припаивания проводов к металлическим пластинам после их прохождения через отверстия в боковых панелях и металлических пластинах. Для большей прочности соединений и дополнительной фиксации проводов в процессе намотки выступающие из отверстий концы проводов могут быть загнуты.
Заявленная кольцевая катушка индуктивности может быть применена в фильтре гармоник мощного высокочастотного радиопередатчика, а также в других радиотехнических устройствах, где требуются катушки индуктивности с высокой добротностью и с высокой нагревостойкостью.
Источники информации
1. Финкельштейн Л.А., Гиршман Г.Х. Антенные контуры широкодиапазонных коротковолновых передатчиков. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1960, с.117, с.118, с.140.
2. Патент RU 2308108, кл. H01F 17/02. Катушка индуктивности / А.Г. Зиновьев, А.В. Богданов. - Заявлено 17.10.2005; опубликовано 10.10.2007.