КОЛЬЦЕВОЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ СЕРДЕЧНИК ТРАНСФОРМАТОРА

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована при построении магнитной цепи широкополосных трансформаторов, используемых в частности для мощных усилительных каскадов радиопередающих устройств коротковолнового диапазона частот.
Теория построения широкополосных трансформаторов с кольцевыми сердечниками освещена в литературе [1, 2, 3]. Наиболее близким к заявленному техническому решению является кольцевой сердечник, описанный на стр. 177 (п. 4.13) [1], принятый за прототип. Прототип представляет из себя классический кольцевой ферромагнитный сердечник, составленный из одного или нескольких (N) колец. Основным достоинством данной конструкции является то, что благодаря кольцевой форме сердечника возможно сократить габаритные размеры катушек индуктивности и трансформаторов, выполненных на его основе.
Недостатком прототипа является то, что в условиях наличия внешнего магнитного поля, например, вызванного током в близкорасположенном проводнике, что на практике является весьма распространенным случаем, магнитный материал в какой-либо части сердечника может войти в область насыщения. Следствием захода в область насыщения магнитного материала в какой-либо части сердечника будет не только появление искажений в передаваемом сигнале, но и возникновение градиента температуры по периметру сердечника. Последнее обстоятельство зачастую служит причиной механического разрушения сердечника. Поэтому, чтобы избежать насыщения даже в небольшой части сердечника, приходится при расчетах делать запасы по величине допустимой магнитной индукции по всему объему сердечника, что ведет к существенному росту габаритов и массы трансформатора.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является выравнивание по периметру кольцевого сердечника высокочастотного магнитного поля, создаваемого токами в размещенных на нем обмотках.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в кольцевой ферромагнитный сердечник 1, составленный из одного или N колец, введены соответственно одна или N+1 плоских пластин из электропроводящего материала 2, соразмерных с поверхностью кольцевого сердечника, установленных по обеим сторонам каждого из колец, составляющих сердечник, вплотную, параллельно плоской поверхности сердечника и соосно с ней, соединенных между собой по внутренней или внешней поверхности кольцевого сердечника и имеющих сквозные отверстия, совпадающие по размерам с внутренним отверстием колец сердечника.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на Фиг. 1.
Кольцевой ферромагнитный сердечник трансформатора содержит ферромагнитный сердечник в форме кольца 1, составленный из одного или N колец 1(1)…1(N), и одну или N+1 плоских пластин из электропроводящего материала 2(1)…2(N+1), соразмерных с поверхностью кольцевого сердечника, установленных по обеим сторонам каждого из колец, составляющих сердечник, вплотную, параллельно плоской поверхности сердечника и соосно с ней, имеющих сквозные отверстия, совпадающие по размерам с внутренним отверстием колец сердечника. На Фиг. 2 представлено соединение плоских пластин из электропроводящего материала между собой по внешней поверхности кольцевого сердечника, на Фиг. 3 - по внутренней поверхности.
При этом плоские пластины из электропроводящего материала 2 и перемычка между ними могут быть выполнены методом напыления электропроводящего материала на соответствующие поверхности сердечника. Необходимо отметить, что данный способ может быть использован и для тороидальных ферритовых сердечников, при этом в напыляемой пленке электропроводящего материала, покрывающей поверхность сердечника, выполняется круговой разрез: или по наружному диаметру кольца, или по внутреннему, или по боковой поверхности, но так, чтобы разрез не образовывал витка вокруг средней линии тора.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Плоские пластины из электропроводящего материала, установленные по обеим сторонам каждого из колец, составляющих сердечник, вплотную, параллельно плоской поверхности сердечника и соосно с ней, имеющие сквозные отверстия, совпадающие по размерам с внутренним отверстием колец сердечника, выполняют функцию магнитного экрана, что позволяет выровнить по периметру кольцевого сердечника высокочастотное магнитное поле и обеспечить возможность применения предлагаемого сердечника для построения трансформаторов, устойчиво работающих вблизи внешних источников сильных магнитных полей.
Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами:
обеспечено выравнивание по периметру кольцевого сердечника высокочастотного магнитного поля, создаваемого токами в размещенных на нем обмотках;
плоские пластины из электропроводящего материала, частично выходящие за пределы сердечника, дополнительно выполняют функции отвода тепла от сердечника (функции радиатора).
Список литературы:
1. Радиодетали и узлы. Учеб. пособие / А.Д. Фролов. - М.: Высш. шк., 1975.
2. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника. Учеб. пособие / К.С. Петров. – С.-Пб.:Питер, 2003.
3. Справочник по высокочастотным трансформаторам. / Лондон С.Е., Томашевич С.В. - М.: Радио и связь, 1984.