БЛОК КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

Полезная модель относится к области электротехнических устройств, в частности, устройствам для питания различных установок, а именно, индукционного нагрева. Она может быть использована для конструктивной реализации различных мостовых дроссельных схем (схем с катушками индуктивности).
Как известно, блоки дросселей (блоки катушек индуктивности) строятся из отдельных катушек индуктивности, выполненных из электропроводника (обычно - меди) в электроизоляции и расположенных определенным образом относительно друг друга.
Известна катушка индуктивности [1] со спиральной обмоткой из металлического проводника, покрытого изолятором из высокопрочного материала, сплетенного с волокнами термостойкой ткани. Полученная плетеная структура закрепляется погружением в эпоксидную смолу. Такая конструкция исключает ослабление скручивания витков катушки и обеспечивает однородность прочности слоя изоляции.
Недостатками такой конструкции являются громоздкость, сложность изготовления катушек больших габаритов, низкая технологичность и, как следствие, сложность построения блоков катушек.
Известен блок катушек индуктивности [2], представляющий собой две катушки без сердечников одного размера, со спиральной намоткой в одном направлении из проводника в электрической изоляции, например, эмалированного проводника. Катушки образованы наложением одного или нескольких параллельных проводников друг на друга в одной плоскости так, что провода могут изгибаться после покрытия каждого провода изолирующей оболочкой и соединения проводов друг с другом. Такие катушки имеют уменьшенную утечку магнитного потока и изготавливаются простой намоткой.
Недостатком такого блока прежде всего является то, что при реализации мостовых схем, например, инвертора на основе таких блоков использование даже двух блоков приводит к громоздкости конструкции, сложности подключения между собой в схему.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание простого блока катушек индуктивности с незначительными потерями магнитного потока.
Достигаемый технический эффект - минимизация потерь магнитного потока и обеспечение высокой индуктивности блока при существенно более
простой и, вследствие этого, высоко технологичной и надежной конструкции. Предлагаемый блок катушек индуктивности компактен и вследствие простоты соединения может служить модулем для построения любых электрических схем.
Эффект достигается тем, что в известном блоке катушек индуктивности, содержащем катушки индуктивности без сердечников со спиральной намоткой из электропроводника в электрической изоляции, в отличие от известного блок содержит две пары катушек, каждая из которых образована вставленными соосно одна в другую однослойными катушками со встречной намоткой, выполненными из водоохлаждаемой медной трубки во фторопластовой изоляции.
Предлагаемая полезная модель является новой, так как в настоящее время не известны решения, характеризуемые приведенной совокупностью признаков. Отличиями заявляемого устройства являются новые взаимосвязи между элементами устройства и форма их выполнения. Технический эффект достигается за счет конструктивных отличий, что видно из рассмотрения сущности решения.
Сущность данного решения заключается в том, что выполнение катушек из водоохлаждаемой электропроводящей трубки во фторопластовой изоляции позволяет устанавливать катушки со встречной намоткой соосно одну внутри другой с минимальным зазором и, вследствие этого, за счет взаимной индукции иметь минимальные потери магнитного потока и повышенную индуктивность. Такое расположение катушек обеспечивает минимальную длину перемычек при подключении их в схему. Катушки выполняются простой прямой намоткой.
Промышленная реализация и применение предлагаемой полезной модели очевидны. Она может быть использована для конструктивной реализации любых дроссельных электрических схем, выполнена из известных доступных материалов, по обычным известным технологиям..
Предлагаемое решение иллюстрируется примером конструктивной реализации мостовой схемы инвертора, представленной на фигуре 1, где:
а, б - пары катушек,
1a, 1б - внешние катушки,
2а, 2б - внутренние катушки,
3 - упоры,
4а, 4б - электроизоляционные плиты,
5 - стягивающие стойки,
6 - перемычки.
Схема реализуется из двух предлагаемых пар катушек. Каждая пара состоит из внешней 1a, 1б и внутренней 2а, 2б катушек соответственно. Катушки 2а, 2б вставлены соосно внутрь катушек 1a, 1б и зафиксированы упорами 3, закрепленными на плитах 4а, 4б из электроизоляционного материала. Плиты 4а, 4б стянуты стойками 5. Перемычки 6 соединяют между собой концы катушек 1а-1б и катушек 2а-2б для дальнейшего подсоединения их в схему инвертора. В каждой паре катушки имеют одинаковую индуктивность,
внешняя (1а, б) и внутренняя (2а, б) катушки имеют встречную намотку, разные число витков и диаметр.
Катушки выполнены из полой медной трубки диаметром 10 мм с толщиной стенки 1 мм в защитной фторопластовой изоляции. Использование в качестве проводника медной трубки, внутри которой протекает вода (охлаждающая жидкость) также позволяет уменьшить габариты устройства при достаточной эффективности охлаждения. Такая трубка широко используется для различных сантехнических работ и обеспечения бытового водоснабжения и свободно продается в обычных магазинах. Она обладает высокими электрическими показателями на уровне меди марки М2, а ее защитное фторопластовое покрытие выдерживает на пробой до 10000В. Изготавливаются катушки обычной простой прямой намоткой, не требующей никаких специальных технологий.
Очевидно, что предлагаемый блок имеет малые габариты, прост, вследствие чего более надежен, имеет низкую себестоимость, высоко технологичен. Кроме этого предлагаемая конструкция позволяет легко варьировать электрические параметры блока за счет изменения количества витков.
Работает предлагаемый блок так же, как и другие блоки подобного назначения в подобных электрических схемах. Перед включением электропитания включают систему водоохлаждения.
Описанный блок катушек индуктивности прошел опытную эксплуатацию в генераторах среднечастотных типа СЧГ 12-100/2,4 и принят к дальнейшему использованию в подобном оборудовании. Очевидно также, что предлагаемое решение может быть использовано для конструктивной реализации любых электрических схем, например, в модулях электропривода постоянного тока.
Литературные источники:
1. JP 3297175 В2, 7161545 A, оп. 02.07.02, 7 H 01 F 27/32. Катушка индуктивности, формованная смолой.
2. JP 3192946 В2, 09115743 А, оп. 30.07.01, 7 H 01 F 27/28, H 01 F 30/08, прототип. Катушки индуктивности без сердечника для инвертора.