МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГИРАТОР

Полезная модель относится к электронике и может быть использована в радиотехнике для преобразования импеданса. Работа магнитоэлектрического гиратора основана на магнитоэлектрическом (МЭ) эффекте. Технический результат заключается в оптимизации конструкции прибора, обеспечивающей замыкание магнитного потока, что приводит к уменьшению рассеяния магнитного поля и уменьшению потерь энергии.
Гиратор - базовый элемент электрической цепи, линейный, без потерь, отвечающий общим законам четырехполюсника, был предложен Теллегеном в 1948 году в качестве гипотетического пятого линейного элемента после резистора, конденсатора, индуктивности и трансформатора [В.D.Н. Tellegen The gyrator, a new electric network element (англ.) // Philips Res. Rep.. - 1948. - Vol. 3. - P. 81-101]. В отличие от этих четырех элементов, гиратор является необратимым элементом. Гиратор может быть использован в качестве изолятора и циркулятора [К.М. Adams, Е.F.A. Deprettere and J.О. Voorman The gyrator in electronic systems // Advances in Electronics and Electron Physics / Ladislaus Marton. - Academic Press, Inc., 1975. - T. 37. - P. 79-180]. Основное применение гираторов заключается в создании участков цепи, имитирующих индуктивность. Поскольку катушки индуктивности далеко не всегда могут применяться в электрических цепях (например, в микросхемах), использование гираторов позволяет обходиться без катушек.
К общим недостаткам гираторов следует отнести ограниченное быстродействие, применение дорогостоящих материалов конструкции и большие поля рассеяния, приводящие к уменьшению КПД устройства.
Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип гиратор магнитоэлектрический, состоящий из трехслойной пластинчатой структуры и катушки индуктивности, служащей для подачи входного сигнала, отличающийся тем, что состав пластинчатой структуры: никель - пьезокерамика ЦТС - никель, с 50-процентным содержанием никеля и 50-процентным содержанием ЦТС; на структуре установлен каркас из диэлектрика, а на торцах гиратора расположены ферритовые наконечники [RU №88879, Н03Н 11/08, опубл. 20.11.2009].
Недостатком прототипа является то, что ферритовые наконечники расположены на торцах гиратора, что не обеспечивает замыкания магнитного потока (фиг. 1).
Задачей полезной модели является оптимизация конструкции прибора, уменьшение полей рассеяния и увеличение КПД устройства.
Для решения данной задачи предложен магнитоэлектрический гиратор, представляющий структуру, состоящую из трехслойной пластинки (никель - цирконат-титанат свинца - никель) и катушки индуктивности, намотанной на каркас из диэлектрика, который снабжен разъемными ферритовыми магнитопроводами П-образной формы, которые полностью охватывают структуру снаружи, что обеспечивает замыкание магнитного потока, и в свою очередь приводит к уменьшению полей рассеяния.
Для пояснения предполагаемой полезной модели предложен чертеж, где изображен общий вид магнитоэлектрического гиратора (фиг. 2).
Устройство представляет собой конденсатор, диэлектриком которого является пьезоэлектрик (ЦТС) 1, механически связанный с двумя магнитострикционными пластинами 2, изготовленными из никеля, которые одновременно являются пластинами конденсатора, предназначенными для съема выходного сигнала. Катушка индуктивности 3, предназначенная для подачи входного сигнала, намотана на каркас из диэлектрика 4. Конструкция гиратора дополнена разъемным ферритовым магнитопроводом 5. Форма магнитопровода обеспечивает замыкание магнитного потока, что в свою очередь приводит к уменьшению полей рассеяния (фиг. 3).
Устройство работает следующим образом: на катушку индуктивности, подается переменное напряжение, в результате чего возникает переменное магнитное поле, в котором находится магнитострикционно-пьезоэлектрическая структура. Вследствие магнитострикции в слоях никеля возникают колебания среды, которые посредством механической связи передаются в пьезоэлектрический слой, где, вследствие пьезоэффекта, происходит изменение поляризации, что приводит к возникновению электрического напряжения, которое снимается с обкладок конденсатора. В результате происходит преобразование индуктивного импеданса в линии передачи в емкостной.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет оптимизировать конструкцию прибора, уменьшить поля рассеяния и увеличить КПД устройства.