МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электронике и может быть использована в радиотехнике для преобразования переменного напряжения. Работа преобразователя напряжения основана на инверсном магнитоэлектрическом эффекте. Технический результат заключается в упрощении конструкции прибора и уменьшении потерь энергии.
В классическом исполнении преобразователь напряжения или трансформатор состоит из магнитопровода, с намотанными на него двумя электрическими обмотками. Передача энергии из одной цепи в другую производится благодаря явлению взаимной индукции [Л.А.Бессонов «Теоретические основы электротехники». Издание девятое переработанное и дополненное. Москва, «Высшая школа», 1996 г., 639 с.]. Коэффициент трансформации определяется только соотношением количества витков упомянутых обмоток (за вычетом потерь).
Многофункциональность трансформаторов, различные принципиальные схемы и конструкции приборов, в которых они применяются, обусловили большое их разнообразие по электрическим и конструктивным данным.
К общим недостаткам трансформаторов следует отнести громоздкость элементов конструкции, связанную с наличием двух обмоток - первичной и,. вторичной.
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является магнитоэлектрический трансформатор, содержащий слоистую структуру, состоящую из механически связанных между собой пьезоэлектрической и двух магнитострикционных пластинок и намотанную на них катушку индуктивности. На торцевые поверхности пьезоэлектрической пластинки нанесены тонкие металлические контакты. [см. S.Dong, J.F.Li, D.Viehland, J.Cheng, L.E.Cross A strong magnetoelectric voltage gain effect in magnetostrictiv-piezoelectric composite // Applied Physics Letters, 2004, v.83, №16, p.1354].
Недостатком прототипа является то, что входной цепью прибора является катушка индуктивности с малым активным сопротивлением, вследствие чего во входной цепи протекает большой электрический ток, приводящий к значительным потерям энергии. Кроме того, магнитоэлектрический образец выполнен в виде трехслойной структуры, состоящей из двух ферритовых и одной пьезоэлектрической пластинок, механически связанных между собой, что создает трудности при изготовлении структуры, а также приводит к значительным неоднородностям магнитного поля.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции прибора и снижение электрических потерь во входной цепи.
Для решения данной задачи предложен магнитоэлектрический преобразователь напряжения, состоящий из дискообразного магнитоэлектрического конденсатора и намотанной на него катушки индуктивности.
Для пояснения предполагаемой полезной модели предложен чертеж, где изображен общий вид магнитоэлектрического преобразователя напряжения.
Устройство представляет собой магнитоэлектрический конденсатор, изготовленный из композиционного феррит-пьезоэлектрического материала в форме тонкого диска 1, на нижней и верхней поверхности которого нанесены тонкие металлические контакты 2, предназначенные для подачи входного сигнала. На конденсатор соосно намотана катушка индуктивности 3, содержащая N витков.
Устройство работает следующим образом: к электродам прикладывается переменное напряжение, создающее, вследствие пьезоэффекта, механические деформации в пьезоэлектрической фазе. Эти деформации, посредством механического взаимодействия, передаются в ферритовую подсистему, где, вследствие магнитострикции, возникает намагниченность. Изменение намагниченности приводит к изменению магнитного потока, пронизывающего намотанную на образец катушку, что приводит к возникновению ЭДС индукции.
В отличие от прототипа, магнитоэлектрическая система представляет собой не трехслойную структуру, а объемный феррит-пьезоэлектрический композит и управление осуществляется не магнитным, а электрическим полем, что позволяет заменить катушку индуктивности во входной цепи на конденсатор.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет упростить конструкцию прибора, кроме того, входная цепь представляет собой конденсатор малой емкости, что приводит к уменьшению потерь энергии во входной цепи.