МАГНИТОПРОВОД

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к магнитопроводам, и может применяться для изготовления трансформаторов, реакторов, дросселей, накопителей энергии.
Известен магнитопровод из ленты аморфного магнитомягкого сплава с нанесенным на ленту покрытием (Carl Н. Smith et al, "Insulations for Metallic Glasses in Pulse Power Systems," IEEE Transactions on Electron Devices 38 (4), 750-757 (1991).
Покрытие ленты не позволяет образоваться в магнитопроводе замкнутому проводящему контуру, тем самым уменьшая вихревые токи, и соответственно, потери на перемагничивание.
Недостатками известного технического решения являются: значительная трудоемкость нанесения покрытия на ленту, низкий коэффициент заполнения магнитопровода металлом.
Известен магнитопровод, выполненный из ленты аморфного сплава, разработанный Московским Радиотехническим институтом (МРТИ) при АН РФ (см. публикацию "Technology for production of amorphous alloys large cores", авторов G. Mamaev et al., 1998, «1ЕЕЕ», на сайте: http://www.mtu-net.ru/spt204/CORE/7P095.pdf).
На ленту магнитопровода нанесено покрытие методом окунания ее в ванну с жидким стеклом и последующей сушки. Магнитопровод термообработан в продольном магнитном поле. Известный магнитопровод выбран в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются:
- значительная трудоемкость нанесения покрытия на ленту;
- низкий коэффициент заполнения объема магнитопровода металлом;
- необходимость применения оборудования для создания магнитного поля.
Техническим результатом предложенной полезной модели является устранение недостатков прототипа, а именно:
- снижение трудоемкости изготовления магнитопровода;
- повышение коэффициента заполнения объема магнитопровода металлом;
- упрощение технологического процесса и снижение стоимости изготовления магнитопровода.
Технический результат достигается тем, что магнитопровод, выполненный витым из ленты магнитомягкого сплава и термообработанным, согласно полезной модели, состоит по меньшей мере из двух, примыкающих друг к другу сердечников, разделенных электроизоляционными прокладками.
Магнитопровод выполнен из ленты магнитомягкого аморфного сплава.
Магнитопровод выполнен из ленты магнитомягкого нанокристаллического сплава.
Магнитопровод выполнен из ленты без покрытия.
Магнитопровод состоит из сердечников, термообработанных без воздействия магнитного поля.
Сердечники могут быть расположены в один ряд вдоль продольной оси симметрии магнитопровода.
Сердечники могут быть расположены в один ряд концентрично друг другу.
Ряды концентричных сердечников могут быть расположены вдоль продольной оси симметрии магнитопровода.
Электроизоляционные прокладки могут быть выполнены из лакоткани.
Электроизоляционные прокладки могут быть выполнены из текстолита.
Электроизоляционные прокладки могут быть выполнены из стеклотекстолита.
Электроизоляционные прокладки могут быть выполнены из пропитанной стеклоткани.
Выполнение магнитопровода по меньшей мере из двух примыкающих друг к другу сердечников, разделенных электроизоляционными прокладками, при отсутствии покрытия на ленте препятствует появлению вихревых токов, ухудшающих магнитные характеристики.
Электроизоляционные прокладки разделяют поперечное сечение магнитопровода на несколько частей, уменьшая тем самым площадь контуров, в которых наводятся вихревые токи. Величина вихревого тока прямо пропорциональна площади контура и обратно пропорциональна длине контура, по которому протекает наведенный вихревой ток. Расчеты показывают, что при разделении поперечного сечения магнитопровода на равные части по высоте сердечника и по толщине стенки сердечника величина вихревого тока в каждом контуре обратно пропорциональна корню квадратному из количества частей (см. табл.1). При разделении поперечного сечения магнитопровода на равные части по стороне сечения, имеющей меньший размер, зависимость величины вихревого тока от количества частей выражена еще сильнее.
Таблица 1
Количество частей
1
4
16
Рисунок
1
2
3
ЭДС вихревого тока <img file="00000002.tif" he="10" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000003.tif" he="10" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000004.tif" he="10" wi="39" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000005.tif" he="10" wi="48" img-content="undefined" img-format="tif" />
Сопротивление контура <img file="00000006.tif" he="6" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000007.tif" he="5" wi="47" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000008.tif" he="5" wi="39" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000009.tif" he="10" wi="50" img-content="undefined" img-format="tif" />
Сила вихревого
тока <img file="00000010.tif" he="10" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000011.tif" he="10" wi="53" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000012.tif" he="10" wi="51" img-content="undefined" img-format="tif" /><img file="00000013.tif" he="10" wi="25" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000014.tif" he="10" wi="52" img-content="undefined" img-format="tif" /><img file="00000015.tif" he="10" wi="26" img-content="undefined" img-format="tif" />
- скорость нарастания индукции, Тл/с
контура
2
S -площадь контура, м
контура
L - длина контура, м
0
R - коэффициент сопротивления, Ом/м
Электрическая прочность электроизоляционных прокладок должна быть не менее ЭДС вихревого тока магнитопровода без прокладок, чтобы не допустить электрического пробоя изоляции.
Выполнение магнитопровода витым из ленты без покрытия снижает трудоемкость изготовления магнитопровода, повышает коэффициент заполнения объема магнитопровода металлом.
Снижению величин вихревых токов непосредственно в сердечниках, выполненных из ленты без покрытия, препятствует то, что сплавы в аморфном состоянии имеют высокое удельное сопротивление, поверхность ленты неровная, имеет выступы и впадины, вследствие чего сопротивление между слоями ленты в навитом сердечнике велико.
Выполнение магнитопровода, состоящим из нескольких сердечников, термообработанных без воздействия магнитного поля, упрощает технологический процесс, снижает трудоемкость изготовления магнитопровода и стоимость готового изделия.
В качестве материала электроизоляционных прокладок могут применяться лакоткань, текстолит, стеклотекстолит, пропитанная стеклоткань и другие подобные материалы.
Заявителем были изготовлены сердечники из сплава 2НСР по ТУ 14-123-149-99 размером 1000×630×5 мм, из которых сложены магнитопроводы размером 1000×630×25 мм.
Были проведены измерения магнитных характеристик магнитопроводов по полезной модели и магнитопроводов такого же размера, изготовленных из ленты сплава 2НСР с покрытием и с термообработкой в продольном магнитном поле. Результаты измерений приведены в таблице 2.
Характеристики магнитопровода по полезной модели превосходят характеристики магнитопровода, термообработанного в продольном магнитном поле.
Таблица 2
Магнитные характеристики магнитопроводов из сплава 2НСР размером 1000×630×25 мм при индукции 1.5 Тл и скорости нарастания индукции 5 Тл/мкс.
Магнитопровод
Удельные потери W<sub>уд</sub>, Дж/м<sup>3</sup>, среднее значение
Изменение напряженности магнитного поля ΔН, А/м, среднее значение
Масса магнитопроводаm, кг, среднее значение
Коэффициент заполнения К<sub>з</sub>, среднее значение
По полезной модели
744
540
64,8
0,75
Характеристики магнитопровода, термообработанного в продольном магнитном поле
818
584
62,2
0,72
Сущность полезной модели поясняется рисунками.
На рис.1 изображен магнитопровод, сердечники 1 которого расположены вдоль продольной оси симметрии магнитопровода. На рис.2 изображен магнитопровод, сердечники 1 которого концентричны друг другу. На рис.3 изображен магнитопровод, в котором ряды концентричных сердечников 1 расположены вдоль продольной оси симметрии магнитопровода. Сердечники 1 разделены электроизоляционными прокладками 2.