CN111681859A - 一种旋磁滤波器低涡流磁路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋磁滤波器低涡流磁路，属于磁性器件技术领域，包括下磁路（1）、上磁路（2）、磁极柱（3）和调谐线圈（5），其特征在于：还包括切槽（4）和工艺孔（6）；其中，所述切槽（4）垂直于磁极柱（3）端面，并贯穿磁极柱（3）或延展至磁路底部磁轭，所述工艺孔（6）位于磁极柱（3）或磁路底部磁轭；采用本发明的结构，可实现小于400μs/GHz的调谐速度，相对于现有的小型化块体磁路频率调谐速度提高200‑300μs/GHz；与现有的叠片磁路相比，设计、加工简化，工作气隙精度高，制造成本降低，可生产性增强。

Description

一种旋磁滤波器低涡流磁路

技术领域

本发明涉及磁性器件技术领域，尤其涉及一种旋磁滤波器低涡流磁路。

背景技术

旋磁滤波器是利用磁场调谐工作频率，提高频率调谐速度是该专业重要的技术发展方向。旋磁滤波器基本结构由磁路单元与谐振电路单元组成，图1是典型旋磁滤波器基本结构示意图，由上磁路b、下磁路a组合为自屏蔽结构，上下磁路磁极柱c形成工作气隙l _g ，谐振电路e置于工作气隙l _g 内；当控制线圈d为电流I₁时，在l _g 内形成工作磁场H₁，谐振电路e工作至频率f ₁ ，当控制线圈d电流变化至I₂时，在l _g 内形成工作磁场H₂，谐振电路e工作至频率f ₂ 。在此过程中，I₁→I₂变化受线圈电感影响时间滞后于控制信号，H₁→H₂除了I₁→I₂时间滞后外，还受磁路材料涡流的影响滞后于电流，控制信号→电流→磁场的时间滞后是器件的频率调谐速度主要决定因素。

现有技术中，常规器件采用的是块体软磁合金材料磁路，其频率调谐速度为ms级，要实现μs级调谐速度主要有两种方案：一种是小型化设计，通过减少线圈匝数、工作气隙、磁极、磁轭等尺寸减小线圈电感与磁路涡流；另一种是叠片磁路方案，见图2所示，采用双E磁路结构，磁路由软磁合金薄片与薄片间绝缘层构成，该结构通过增加涡流电阻实现减小涡流。

现有技术问题及缺陷主要有：

1）现有块体磁路技术中，常规尺寸磁路频率调谐速度为ms级，在P-Ku波段频率调谐速度通常是1-5ms/GHz；

2）虽然现有的小型化磁路方案能够实现μs级速度，但在P-X波段频率调谐速度只能达到600-800μs/GHz；

3）虽然现有的叠片磁路方案能够实现μs级速度，在P-X波段调谐速度可达到100-300μs/GHz，但是工艺复杂，制造成本高，可生产性差，主要表现在：

a.叠片磁路制作工艺步骤多且不易控制精度，如叠片间绝缘层厚度控制、1200℃高温H₂处理后形变、低应力后加工、防止叠片散开措施等粘接措施等；

b．叠片磁路需要加装外屏蔽壳，叠片与外屏蔽壳的低应力粘接及粘接精度控制等难度高。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种旋磁滤波器低涡流磁路，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种旋磁滤波器低涡流磁路，包括下磁路、上磁路、磁极柱和调谐线圈，还包括切槽和工艺孔；其中，所述切槽垂直于磁极柱端面，并贯穿磁极柱或延展至磁路底部磁轭，所述工艺孔位于磁极柱或磁路底部磁轭。

本发明在现有块体磁路结构的基础上，通过在上下磁路磁极柱上切槽的方式，增加磁路磁极柱的涡流电阻，以实现减小器件频率调谐速度。

本发明的低涡流磁路由于采用了上述结构，在S波段、X波段实现小于400μs/GHz的频率调谐速度，相对于现有块体磁路结构在P-X波段频率调谐速度600-800μs/GHz，本发明的调谐速度提高了33%以上；而相对于现有的叠片磁路，本发明的调谐速度虽然与之相当或者略逊，但是，本发明磁路制造工艺与现有块体磁路基本一致，比叠片磁路工艺更简单、可生产性高，磁路制造成本是叠片磁路的50%左右。

作为优选的技术方案：所述下磁路和上磁路优选为对称结构。

作为优选的技术方案：所述切槽槽宽0.05mm～0.08mm。

作为优选的技术方案：所述穿线孔直径φ0.5-φ0.1mm。

上述的槽宽和穿线孔直径，是基于现有切割工艺条件下的优选方案，其中槽宽越小对上下磁极柱形成的工作气隙场的均匀性及器件技术指标的不利影响越小。

作为优选的技术方案：所述切槽为至少两个，并在磁极柱或底部磁轭上均匀分布。切槽优选均匀分布在磁极柱与底部磁轭上，因为磁路磁通密度最大区域是磁极柱与磁路底部部分磁轭，在此区域切槽是针对涡流最大处的减小措施。

本发明提出的切槽数量越多、切槽越长，磁极与底部磁轭的涡流电阻越大，磁路涡流减小越多，器件速度越快。

本发明提出的切槽的数量和长度应根据磁极柱尺寸与磁路结构强度等综合评估后确定。

也就是说，本发明的关键在于：针对块体磁路涡流最大区域，采取均匀切槽方式增加涡流电阻，达到减小涡流及器件频率调谐速度的目的；基于现有工艺，采用尽可能小的切槽宽度，减小对工作气隙场的均匀性及器件技术指标的不利影响。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）所述低涡流磁路与小型化块体磁路比较：频率调谐速度提高200-300μs/GHz；

2）所述低涡流磁路与叠片磁路比较：设计、加工简化，工作气隙精度高（与块体磁路相同），制造成本降低50%，可生产性增强；

3）在P-X波段，叠片磁路频率调谐速度可实现100-300μs/GHz，小型化磁路频率调谐速度可实现500-800μs/GHz，所述低涡流磁路频率调谐速度可实现小于400μs/GHz，补充了不同梯度速度磁路的设计方法。

附图说明

图1是传统块体磁路旋磁滤波器结构示意图；

图2是传统双E形叠片磁路示意图；

图3是本发明低涡流磁路结构示意图；

图4是典型的圆柱形极柱切割示意图；

图5是典型的矩形极柱切割示意图。

图中：1、下磁路；2、上磁路；3、磁极柱；4、切槽；5、调谐线圈；6、工艺孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

S波段带通滤波器低涡流块体磁路

参见图3和图4，S波段带通滤波器低涡流块体磁路（谐振电路为环形排布），包括下磁路1、上磁路2、磁极柱3、切槽4、调谐线圈5和穿线孔6；其中，所述下磁路1、上磁路2为对称结构，磁极柱3为圆柱体，直径为φ8mm；本实施例的切槽4为六条，其中四条切槽4其中一端距磁极柱3轴心2mm，另一端底部磁轭长延长5mm，穿线孔6在磁轭上，另外两条切槽4通过磁极柱3轴心，两端距磁极柱外径1mm，穿线孔6在磁极柱3轴心，所述切槽槽宽0.08mm，穿线孔6直径φ0.8mm；

本实施例的磁路工作气隙l _g 为1.2mm，线圈调谐灵敏度10MHz，在驱动器工作电压为24-28V时，频率调谐速度实现小于300μs/GHz。

实施例2：

X波段双通道带阻滤波器低涡流块体磁路

参见图5，X波段双通道带阻滤波器低涡流块体磁路（两路谐振电路为直线排布），包括下磁路1、上磁路2、磁极柱3、切槽4、调谐线圈5和穿线孔6；所述下磁路1、上磁路2为对称结构，磁极柱3为长方体，长宽为10×5mm；所述切槽4为八条，位于磁极柱3长边两侧并垂直于长边，成交指分布，切槽4一端距磁极柱长边2mm，另一端底部磁轭延长5mm，穿线孔6在磁轭上，所述切槽槽宽0.08mm，穿线孔6直径φ0.8mm；

本实施例磁路工作气隙l _g 为1.0mm，线圈调谐灵敏度15MHz，在驱动器工作电压为24-28V时，频率调谐速度实现小于400μs/GHz。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种旋磁滤波器低涡流磁路，包括下磁路（1）、上磁路（2）、磁极柱（3）和调谐线圈（5），其特征在于：还包括切槽（4）和工艺孔（6）；其中，所述切槽（4）垂直于磁极柱（3）端面，并贯穿磁极柱（3）或延展至磁路底部磁轭，所述工艺孔（6）位于磁极柱（3）或磁路底部磁轭。

2.根据权利要求1所述的一种旋磁滤波器低涡流磁路，其特征在于：所述下磁路（1）和上磁路（2）为对称结构。

3.根据权利要求1所述的一种旋磁滤波器低涡流磁路，其特征在于：所述切槽（4）槽宽0.05mm～0.08mm。

4.根据权利要求1所述的一种旋磁滤波器低涡流磁路，其特征在于：所述工艺孔（6）直径φ0.5-φ0.1mm。

5.根据权利要求1所述的一种旋磁滤波器低涡流磁路，其特征在于：所述切槽（4）为至少两个，并在磁极柱（3）或底部磁轭上均匀分布。

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