ES2873228T3

ES2873228T3 - Devanado para bobinas de espiras fraccionarias

Info

Publication number: ES2873228T3
Application number: ES14706458T
Authority: ES
Inventors: Mark Morehouse; Eusebio Garate
Original assignee: University of California
Current assignee: University of California
Priority date: 2013-02-11
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2034-02-11
Also published as: AU2014214568B2; IL240453A0; JP6829937B2; KR102257247B1; AU2014214568A1; CN110335737A; WO2014124465A3; CN105122937B; HK1218217A1; JP2019134188A; KR20150117683A; AU2018200056A1; CN105122937A; US11137789B2; US10394270B2; WO2014124465A2; BR112015019181B1; IL240453B; US20200159274A1; ZA201505958B

Abstract

Circuito multiplicador de voltaje (400, 500, 600, 700) que comprende: una fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) que presenta un voltaje V; un conmutador (430, 530, 630, 730) acoplado a la fuente de alimentación; y una carga acoplada a través del conmutador a la fuente de alimentación, comprendiendo la carga una bobina (410, 510) que presenta un número M de espiras de bobina, y que presenta un número N de secciones de arco de bobina (412, 415, 418, 422, 425, 512, 515) que dividen la bobina en segmentos de arco eléctricamente discretos, estando cada una de las N secciones de arco de bobina acoplada en paralelo a través del conmutador a la fuente de alimentación, siendo la suma de las N secciones de arco de bobina igual a las M espiras de bobina y siendo el voltaje de la carga igual al voltaje V multiplicado por el número N de secciones de arco de bobina y dividido por el número M de espiras de bobina, caracterizado por que el circuito comprende además: T líneas de alimentación de transmisión divididas (142F, 144F, 146F, 442F, 443F, 444F, 446F, 448F, 542F, 544F, 642F, 644F, 742F) acopladas a través del conmutador (430, 530, 630, 730) a una alimentación de la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) y T líneas de retorno de transmisión divididas (142R, 144R, 146R, 442R, 443R, 444R, 446R, 448R, 542R, 544R, 642R, 644R, 742R) acopladas a través del conmutador a un retorno de la fuente de alimentación, siendo T igual al número N de secciones de arco de bobina, comprendiendo las T líneas de alimentación de transmisión divididas (142F, 144F, 146F, 442F, 443F, 444F, 446F, 448F, 542F, 544F, 642F, 644F, 742F) y las T líneas de retorno de transmisión divididas (142R, 144R, 146R, 442R, 443R, 444R, 446R, 448R, 542R, 544R, 642R, 644R, 742R) T cables coaxiales y presentando un conductor central en una de las T líneas de alimentación de transmisión divididas (142F, 144F, 146F, 442F, 443F, 444F, 446F, 448F, 542F, 544F, 642F, 644F, 742F) un trayecto de retorno de corriente en un blindaje de una de las otras T líneas de alimentación de transmisión divididas acopladas a través del conmutador (430, 530, 630, 730) a la alimentación de la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720).

Description

DESCRIPCIÓN

Devanado para bobinas de espiras fraccionarias

Campo

Las formas de realización descritas en la presente memoria se refieren en general al voltaje de bucle de bobinas y, más particularmente, a sistemas y procedimientos que elevan el voltaje de bucle de bobinas de una sola espira y multiespira a un valor de voltaje por espira mayor que el que produciría o aceptaría la fuente de alimentación o conmutador al que está acoplada la bobina.

Información de antecedentes

Una multitud de aplicaciones requieren una bobina de una sola espira. No obstante, en ocasiones es deseable aumentar el voltaje proporcionado por un condensador u otra fuente de alimentación a una bobina de una sola espira con el fin de aumentar el voltaje de bucle de la bobina de una sola espira. La necesidad de aumentar el voltaje proporcionado es debida, típicamente, a que el voltaje nominal del condensador o de un conmutador asociado es menor que el necesario para la aplicación. Normalmente, aumentar el voltaje nominal del condensador o del conmutador es una solución prohibitiva en cuanto a los costes.

Una de las soluciones actuales es proporcionar a una bobina de una sola espira un voltaje por espira mayor que el que produciría el condensador o que el que podría aceptar el conmutador usando voltajes de polaridad opuesta. No obstante, la técnica de la polaridad opuesta se limita a aumentar el voltaje de bucle de la bobina de una sola espira a solamente el doble del voltaje que puede producir el condensador.

De este modo, es deseable proporcionar sistemas y procedimientos que faciliten el aumento del voltaje de bucle de una bobina a cualquier múltiplo deseado del voltaje almacenado en el condensador u otra fuente de alimentación.

El estado relevante de la técnica queda representado por el documento GB 2344930 A.

Sumario

La presente enseñanza proporciona un circuito multiplicador de voltaje según se detalla en la reivindicación 1. En reivindicaciones dependientes se proporcionan características ventajosas.

Las formas de realización descritas en la presente memoria van dirigidas al uso de devanados de espiras fraccionarias para producir un múltiplo deseado de un voltaje almacenado en un condensador, una batería de condensadores, u otra fuente de alimentación a la que esté conectada la bobina, en calidad de voltaje de bucle en torno a las espiras de una bobina. Más particularmente, las formas de realización descritas en la presente memoria van dirigidas a sistemas y procedimientos para multiplicar el voltaje de bucle de una bobina de una sola espira o una bobina multiespira usando múltiples secciones de la bobina con el fin de multiplicar el voltaje de bucle por un factor igual al número de secciones de arco de la bobina.

Los sistemas y procedimientos para producir devanados de espiras fraccionarias comprenden dividir la línea de alimentación inicial del condensador tantas veces como el múltiplo total deseado del voltaje en el condensador, y aplicar las alimentaciones a las espiras fraccionarias o secciones de arco respectivas de la bobina. Por ejemplo, para duplicar el voltaje de bucle, la línea de alimentación del condensador se dividiría en dos alimentaciones y las mismas se aplicarían a conexiones separadas entre sí 180 grados. Cuando la línea de alimentación es un cable coaxial, el conductor central de cada alimentación coaxial retorna al blindaje de la alimentación coaxial de la espira o sección de arco adyacente de la bobina. Por consiguiente, el voltaje se puede incrementar tantas veces como pueda dividirse en la practica la bobina.

El sistema y los procedimientos proporcionados en la presente memoria, que van dirigidos a un sistema con acoplamiento inductivo, son utilizables en su totalidad en cualquier sistema circuital de CA.

Otros sistemas, procedimientos, características y ventajas de las formas de realización a modo de ejemplo se pondrán claramente de manifiesto para el experto en la materia tras examinar las figuras y la descripción detallada siguientes.

Breve descripción de las figuras

Los detalles de las formas de realización a modo de ejemplo, incluidos la estructura y el funcionamiento, se pueden deducir en parte mediante el estudio de las figuras adjuntas, en las que los números de referencia equivalentes se refieren a partes equivalentes. Los componentes de las figuras no están necesariamente a escala, poniéndose énfasis por el contrario en ilustrar los principios de la invención. Por otra parte, todas las ilustraciones están destinadas a comunicar conceptos, en los que los tamaños, las formas y otros atributos relativos detallados pueden ilustrarse de manera esquemática más que de forma literal o precisa.

La figura 1 es un esquema de un circuito convencional con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de un conmutador a una carga que comprende una bobina de una sola espira.

La figura 2 es un esquema de un circuito con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de un conmutador a una carga que comprende una bobina de una sola espira que tiene N secciones de arco que producen un voltaje de bucle en la bobina de una sola espira que es N veces el voltaje almacenado en el condensador o batería de condensadores.

La figura 3 es un esquema de un circuito con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de un conmutador que tiene uno o más mecanismos de conmutación de tres posiciones a una carga que comprende una bobina de una sola espira que tiene N secciones de arco que producen un voltaje de bucle en la bobina de una sola espira que es N veces el voltaje almacenado en el condensador o batería de condensadores.

La figura 4 es un esquema de un circuito con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de múltiples conmutadores a una carga que comprende una bobina de una sola espira que tiene N secciones de arco que producen un voltaje de bucle en la bobina de una sola espira que es N veces el voltaje almacenado en el condensador o batería de condensadores.

La figura 5 es un esquema de un circuito con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de un conmutador a una carga que comprende una bobina multiespira, en la que M=2, y que tiene N secciones de arco que producen un voltaje de bucle en la bobina multiespira que es N/M veces el voltaje almacenado en el condensador o batería de condensadores.

La figura 6 es un esquema de un circuito con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de un conmutador a una carga que comprende una bobina multiespira, en la que M=3, y que tiene N secciones de arco que producen un voltaje de bucle en la bobina multiespira que es N/M veces el voltaje almacenado en el condensador o batería de condensadores.

La figura 7 es un esquema de un circuito con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de un conmutador a una carga que comprende una bobina multiespira, en la que M=1.5, y que tiene N secciones de arco que producen un voltaje de bucle en la bobina multiespira que es N/M veces el voltaje almacenado en el condensador o batería de condensadores.

La figura 8 es una vista esquemática en sección transversal del circuito de la figura 7 tomado según 8-8 y que muestra un gradiente de campo magnético.

La figura 9 es un esquema de un circuito con un condensador o batería de condensadores acoplado a través de un conmutador a una carga que comprende una bobina de espiras fraccionarias, en la que M<1, y que tiene N secciones de arco.

Debe señalarse que los elementos de estructuras o funciones similares se representan en general con números de referencia equivalentes con fines ilustrativos en todas las figuras. Deberá señalarse también que las figuras están destinadas únicamente a facilitar la descripción de las formas de realización preferidas.

Descripción detallada

Cada una de las características y enseñanzas adicionales divulgadas a continuación se puede utilizar por separado o en combinación con otras características y enseñanzas para producir sistemas y procedimientos que facilitan el aumento del voltaje de bucle de bobinas de una sola espira y multiespira a cualquier múltiplo deseado del voltaje almacenado en un condensador, una batería de condensadores, u otra fuente de alimentación a la que esté conectada la bobina. A continuación se describirán de forma más detallada en referencia a los dibujos adjuntos unos ejemplos representativos de la presente invención, ejemplos que utilizan muchas de estas características y enseñanzas adicionales tanto por separado como de manera combinada. Esta descripción detallada está destinada meramente a mostrar a una persona experta en la materia detalles adicionales para poner en práctica aspectos preferidos de las presentes enseñanzas y no está destinada a limitar el alcance de la invención. Por lo tanto, las combinaciones de características y etapas divulgadas en la siguiente descripción detallada pueden no ser necesarias para poner en práctica la invención en el sentido más amplio, y se muestran por el contrario meramente con el fin de describir de manera particular unos ejemplos representativos de las presentes enseñanzas.

Por otra parte, las diversas características de los ejemplos representativos y las reivindicaciones subordinadas se pueden combinar de maneras que no se enumeran de forma específica y explícita con el fin de proporcionar formas de realización útiles adicionales de las presentes enseñanzas. Además, cabe señalar expresamente que todas las características divulgadas en la descripción y/o las reivindicaciones están destinadas a divulgarse por separado y de manera independiente entre sí a efectos de la exposición original, así como con el fin de limitar la materia en cuestión reivindicada independientemente de las composiciones de las características en las formas de realización y/o las reivindicaciones. Cabe señalar también expresamente que todos los intervalos de valores o indicaciones de grupos de entidades manifiestan cada valor intermedio o entidad intermedia posible a efectos de la exposición original, así como con el fin de limitar la materia en cuestión reivindicada.

Las formas de realización descritas en la presente memoria van dirigidas a la multiplicación del voltaje de bucle de una bobina de una sola espira efectiva completa usando múltiples secciones de bobina con el fin de multiplicar el voltaje de bucle por un factor igual al número de secciones de arco de la bobina. Otras formas de realización descritas en la presente memoria van dirigidas a la multiplicación del voltaje de bucle de bobinas multiespira usando múltiples secciones de bobina para multiplicar el voltaje de bucle por un factor igual al número de secciones de arco de la bobina.

Volviendo a la figura 1, se representa un circuito convencional 10 que tiene una carga que comprende una bobina de una sola espira 12. Una bobina de una sola espira, tal como la bobina de una sola espira representada en la figura 1, se puede usar para una multitud de aplicaciones.

Como se representa en la figura 1, la bobina de una sola espira 12 incluye un extremo de entrada 11 y un extremo de salida 13 y está acoplada a un condensador o batería de condensadores 20 a través de un conmutador 30 que tiene preferentemente valores nominales capaces de entregar la carga o voltaje almacenado en el condensador 20 a la carga, es decir, la bobina de una sola espira 12. Una línea de transmisión 40, tal como, por ejemplo, un cable coaxial, una línea de tira o similares, incluye un componente de alimentación 42F acoplado a la entrada 11 de la bobina 12 y un componente de retorno 42R acoplado a la salida 13 de la bobina 12.

Durante su funcionamiento, un mecanismo de conmutación de dos posiciones o dos estados 32 se cierra para transmitir el voltaje almacenado en el condensador 20 a la bobina 12. Como se ha indicado anteriormente, el voltaje de bucle de la bobina de una sola espira 12 está limitado al voltaje nominal del condensador 20 o el conmutador 30.

Las formas de realización descritas en la presente memoria van dirigidas al uso de devanados de espiras fraccionarias para producir un múltiplo deseado de un voltaje almacenado en un condensador, una batería de condensadores u otra fuente de alimentación a la que esté conectada la bobina, en calidad de voltaje de bucle en torno a bobinas de una sola espira o multiespira. Los sistemas y procedimientos para producir devanados de espiras fraccionarias comprenden dividir la línea de alimentación inicial del condensador tantas veces como el múltiplo total deseado del voltaje en el condensador, y aplicar las alimentaciones a las espiras fraccionarias o secciones de arco respectivas de la bobina. Por ejemplo, para duplicar el voltaje de bucle, la línea de alimentación del condensador se dividiría en dos alimentaciones y las mismas se aplicarían a conexiones separadas 180 grados entre sí. Cuando la línea de alimentación es un cable coaxial, el conductor central de cada alimentación coaxial retorna al blindaje de la alimentación axial de la espira o sección de arco adyacente de la bobina de una sola espira. Por consiguiente, el voltaje se puede aumentar tantas veces como pueda dividirse en la práctica la bobina de espiras. En principio, una bobina más grande puede dividirse con más frecuencia. Por ello, el número máximo de divisiones está relacionado con el tamaño finito de las conexiones y las longitudes de rupturas mínimas entre terminaciones positivas y negativas de la bobina.

Cabe señalar también que la energía transmitida a la bobina de una sola espira se incrementa ventajosamente cuando se extrae una mayor corriente del condensador o batería de condensadores en la medida en la que tanto la inductancia del circuito como la resistencia de la línea de transmisión se reducen.

Volviendo a la figura 2, se muestra una forma de realización preferida de un circuito 100 que tiene una carga que comprende una bobina de una sola espira 110 que incluye unos devanados de espiras fraccionarias 112, 115 y 118. Aunque se representa, únicamente con fines ilustrativos, de manera que tiene tres segmentos o secciones de arco de devanado de espiras fraccionarias 112, 115 y 118 eléctricamente diferenciados, una bobina de una sola espira con devanados de espiras fraccionarias tendrá preferentemente dos o más secciones de arco eléctricamente diferenciadas en las que la bobina de una sola espira se puede dividir en tantas secciones de arco como resulte práctico. Como se representa, las secciones de arco son acimutalmente simétricas pero podrían ser acimutalmente asimétricas, es decir, tener longitudes de arco diferentes.

La bobina de una sola espira 110 está acoplada a través de un conmutador 130 a un condensador, una batería de condensadores u otra fuente de alimentación 120 (condensador). Preferentemente, el conmutador 130 comprende un único mecanismo de conmutación de dos posiciones o dos estados 131. El conmutador 130 usado para energizar la bobina puede tener requisitos de voltaje drásticamente rebajados, pero debe tener una capacidad de transporte de corriente superior si se usa solamente un mecanismo de conmutación 131 como se representa en la figura 2. El cambio a conmutadores de estado sólido proporciona una mayor capacidad de corriente para un voltaje dado.

Como se representa adicionalmente en la figura 2, la línea de alimentación de transmisión 140 del condensador 120 está dividida en tres alimentaciones 142F, 144F y 146F acopladas a las entradas 111, 114 y 117 de las tres secciones de arco 112, 115 y 118, respectivamente. La corriente de retorno de cada alimentación 142F, 144F y 146F, ya sea coaxial o línea de tira, fluye sobre el trayecto de retorno correspondiente a la alimentación de otra sección de arco, preferentemente la siguiente sección de arco, y, en el caso de una alimentación coaxial, la corriente de cada alimentación coaxial fluye sobre el blindaje para la alimentación coaxial de otra sección de arco. Por ejemplo, el retorno 144R de la alimentación 144F para la segunda sección de arco 115 está acoplado a la salida 113 de la primera sección de arco 112 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 142F para la primera sección de arco 112 fluye sobre el retorno 144R de la alimentación 144F para la segunda sección de arco 115. De manera similar, el retorno 146R de la alimentación 146F para la tercera sección de arco 118 está acoplado a la salida 116 de la segunda sección de arco 115 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 144F para la segunda sección de arco 115 fluye sobre el retorno 146R de la alimentación 146F para la tercera sección de arco 118. Además de manera similar, el retorno 142R de la alimentación 142F para la primera sección de arco 112 está acoplado a la salida 119 de la tercera sección de arco 118 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 146F para la tercera sección de arco 118 fluye sobre el retorno 142R de la alimentación 142F para la primera sección de arco 112.

Tal como se muestra en la figura 3, una forma de realización alternativa de un circuito 200 incluye un conmutador 230 que comprende, preferentemente, dos (2) mecanismos de conmutación de tres posiciones 231 y 232 que acoplan operativamente las alimentaciones divididas 142F, 144F y 146F y los retornos divididos 142R, 144R y 146R a la alimentación 141F y el retorno 141R de la línea de alimentación de transmisión 140 proveniente del condensador 120.

No obstante, cada alimentación también se puede controlar mediante un conmutador independiente según se representa todavía en otra forma de realización alternativa de un circuito 300 mostrado en la figura 4, con lo cual se reducen los requisitos de corriente sobre cada conmutador individual, al tiempo que se mantiene el requisito de voltaje reducido habilitado por el diseño divulgado. Tal como se muestra en la figura 4, un conmutador 330 comprende, preferentemente, unos conmutadores independientes 331, 332, 333, 334, 335 y 336 que acoplan las alimentaciones divididas 142F, 144F y 146F y los retornos divididos 142R, 144R y 146R, respectivamente, a la alimentación 141F y al retorno 141R de la línea de alimentación de transmisión 140 proveniente del condensador 120.

No obstante, en caso de múltiples conmutadores, sería necesario controlar adecuadamente la fluctuación de temporización y la sincronización entre conmutadores. No obstante, aquellos expertos en la materia reconocerán fácilmente que pueden idearse muchos diseños satisfactorios para cumplir esta restricción.

Ventajosamente, la inductancia de la carga se reduce como porcentaje de las secciones de arco totales de la bobina. La inductancia parásita de las múltiples alimentaciones también se reduce al aumentar el número de alimentaciones ya que todas estas alimentaciones son vistas por el circuito como situadas en paralelo. De forma similar, las inductancias de la carga son vistas también como situadas en paralelo. La relación del voltaje de bucle cerrado y la inductancia con respecto al número M de espiras de la bobina y el número N de secciones de arco se proporciona en la siguiente tabla 1.

Tabla 1:

Volviendo a la figura 5, se muestra una forma de realización alternativa de un circuito 400 que tiene una carga que comprende una bobina multiespira 410, en la que M = 2, y unos devanados de espiras fraccionarias 412, 415, 418, 422 y 425. Aunque, con fines únicamente ejemplificativos, se representa de manera que tiene cinco segmentos o secciones de arco de devanados de espiras fraccionarias 412, 415, 418, 422 y 425 eléctricamente diferenciados, una bobina multiespira con devanados de espiras fraccionarias tendrá preferentemente dos o más secciones de arco eléctricamente diferenciadas en las que la bobina multiespira se puede dividir en tantas secciones de arco como resulte práctico. Como se representa, las secciones de arco son acimutalmente simétricas pero podrían ser acimutalmente asimétricas, es decir, tener diferentes longitudes de arco.

La bobina multiespira 410 está acoplada a través de un conmutador 430 a un condensador, una batería de condensadores u otra fuente de alimentación 420 (condensador). El conmutador 430 comprende preferentemente un único mecanismo de conmutación de dos posiciones o dos estados 431. El conmutador 430 usado para energizar la bobina puede tener requisitos de voltaje drásticamente rebajados, aunque debe tener una capacidad de transporte de corriente superior si se usa solamente un mecanismo de conmutación 431, tal como un conmutador de estado sólido según se ha indicado anteriormente con respecto a la figura 2.

Como se representa, la línea de alimentación de transmisión 440 del condensador 420 está dividida en cinco alimentaciones 442F, 443F, 444F, 446F y 448F acopladas a las entradas 411, 414, 417, 421, 424 de las cinco secciones de arco 412, 415, 418, 422 y 425, respectivamente. La corriente de retorno de cada alimentación 442F, 443F, 444F, 446F y 448F, ya sea coaxial o línea de tira, fluye sobre los trayectos de retorno 442R, 443R, 444R, 446R y 448R para la alimentación de otra sección de arco, preferentemente la siguiente sección de arco, y en el caso de una alimentación coaxial, la corriente de cada alimentación coaxial fluye sobre el blindaje para la alimentación coaxial de otra sección de arco. Por ejemplo, el retorno 443R de la alimentación 443F para la segunda sección de arco 415 está acoplado a la salida 413 de la primera sección de arco 412 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 442f para la primera sección de arco 412 fluye sobre el retorno 443R de la alimentación 443F para la segunda sección de arco 415. De manera similar, el retorno 444R de la alimentación 444F para la tercera sección de arco 418 está acoplado a la salida 416 de la segunda sección de arco 415 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 443F para la segunda sección de arco 415 fluye sobre el retorno 444R de la alimentación 444F correspondiente a la tercera sección de arco 418. Además de manera similar, el retorno 446R de la alimentación 446F para la cuarta sección de arco 422 está acoplado a la salida 419 de la tercera sección de arco 418 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 444F para la tercera sección de arco 418 fluye sobre el retorno 446R de la alimentación 446F para la cuarta sección de arco 422. Además también de manera similar, el retorno 448R de la alimentación 448F para la quinta sección de arco 425 está acoplado a la salida 423 de la cuarta sección de arco 422 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 446F para la cuarta sección de arco 422 fluye sobre el retorno 448R de la alimentación 448F para la quinta sección de arco 422. Todavía adicionalmente, de manera similar, el retorno 442R de la alimentación 442F para la primera sección de arco 412 está acoplado a la salida 426 de la quinta sección de arco 425 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 448F para la quinta sección de arco 425 fluye sobre el retorno 442R de la alimentación 442F para la primera sección de arco 412.

Tal como se observa a partir de la tabla 1, el voltaje de bucle cerrado CLV se define como

CLV = (V • N) / M

Para la bobina 410 del circuito 400 representado en la figura 5, siendo N = 5 secciones de arco, y M = 2 espiras, CLV = 5V / 2 o 2.5 V.

En la figura 6 se representa otra forma de realización alternativa de un circuito 500 de manera que tiene una carga que comprende una bobina multiespira 510 que tiene tres espiras (M=3) e incluye dos devanados de espiras fraccionarias (N=2) 512 y 515. Aunque, con fines únicamente ilustrativos, se representa de manera que tiene dos segmentos o secciones de arco de devanados de espiras fraccionaros 512 y 515 eléctricamente diferenciados, una bobina multiespira que tenga 3 o más espiras (M > 3) con devanados de espiras fraccionarias tendrá preferentemente cuatro o más secciones de arco eléctricamente diferenciadas (N > 4) , pudiéndose dividir la bobina multiespira en tantas secciones de arco como resulte práctico. Tal como se representa, las secciones de arco son acimutalmente asimétricas aunque podrían ser acimutalmente asimétricas, es decir, tener longitudes de arco diferentes.

La bobina multiespira 510 está acoplada a través de un conmutador 530 a un condensador, una batería de condensadores u otra fuente de alimentación 520 (condensador). Preferentemente, el conmutador 530 comprende un único mecanismo de conmutación de dos posiciones o dos estados 531. Tal como se representa, la línea de alimentación de transmisión 540 del condensador 520 está dividida en dos alimentaciones 542F y 544F acopladas a las entradas 511 y 514 de las dos secciones de arco 512 y 515, respectivamente. La corriente de retorno de cada alimentación 542F y 544F, ya sea coaxial o línea de tira, fluye sobre los trayectos de retorno 542R y 544R para la alimentación de otra sección de arco, y en el caso de una alimentación coaxial, la corriente de cada alimentación coaxial fluye sobre el blindaje para la alimentación coaxial de otra sección de arco. Por ejemplo, el retorno 544R de la alimentación 544F para la segunda sección de arco 515 está acoplado a la salida 513 de la primera sección de arco 512 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 542F para la primera sección de arco 512 fluye sobre el retorno 544R de la alimentación 544F para la segunda sección de arco 515. De manera similar, el retorno 542R de la alimentación 542F para la primera sección de arco 512 está acoplado a la salida 516 de la segunda sección de arco 515 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 544F para la segunda sección de arco 515 fluye sobre el retorno 542R de la alimentación 542F para la primera sección de arco 512.

Volviendo a la figura 7, se representa otra forma de realización alternativa de un circuito 600 de manera que tiene una carga que comprende una bobina multiespira 610 que tiene más de una sola espira donde la espira que va después de la espira única no incluye una espira completa, es decir, el número M de espiras de la bobina no es entero. Igual que las formas de realización antes indicadas, la bobina 610 incluye devanados de espiras fraccionarias 612 y 615. Aunque se representa de manera que tiene dos segmentos o secciones de arco de devanados de espiras fraccionarias 612 y 615 eléctricamente diferenciados únicamente con fines ejemplificativos, la bobina multiespira se puede dividir en tantas secciones de arco como resulte práctico. Como se representa, las secciones de arco son acimutalmente simétricas aunque podrían ser acimutalmente asimétricas, es decir, tener longitudes de arco diferentes.

La bobina multiespira 610 está acoplada a través de un conmutador 630 a un condensador, una batería de condensadores u otra fuente de alimentación 620 (condensador). Preferentemente, el conmutador 630 comprende un único mecanismo de conmutación de dos posiciones o dos estados 631. Como se representa, la línea de alimentación de transmisión 640 del condensador 620 está dividida en dos alimentaciones 642F y 644F acopladas a las entradas 611 y 614 de las dos secciones de arco 612 y 615 respectivamente. La corriente de retorno de cada alimentación 642F y 644F, ya sea coaxial o línea de tira, fluye sobre los trayectos de retorno 642R y 644R correspondientes a la alimentación de otra sección de arco, y en el caso de una alimentación coaxial, la corriente de cada alimentación coaxial fluye sobre el blindaje para la alimentación coaxial de otra sección de arco. Por ejemplo, el retorno 644R de la alimentación 644F para la segunda sección de arco 615 está acoplado a la salida 613 de la primera sección de arco 612 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 642F para la primera sección de arco 612 fluye sobre el retorno 644R de la alimentación 644F para la segunda sección de arco 615. De manera similar, el retorno 642R de la alimentación 642F para la primera sección de arco 612 está acoplado a la salida 616 de la segunda sección de arco 615 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 644F para la segunda sección de arco 615 fluye sobre el retorno 642R de la alimentación 642F para la primera sección de arco 612.

CLV = (V • N) / M

Para el circuito 610 representado en la figura 7, siendo N = 2 secciones de arco, y M = 1.5 espiras, CLV = 2 V / 1.5 o 1.33 V.

Tal como se muestra en la figura 8, el campo magnético para una bobina con múltiples espiras donde M no es un entero no será uniforme sino que tendrá más bien un gradiente según se representa.

Volviendo a la figura 9, se representa un circuito 700 de manera que tiene una carga que comprende una bobina de espira parcial 710 que tiene menos de una espira completa, es decir, el número de espiras M < 1. Igual que las formas de realización antes indicadas, la bobina 710 incluye unos devanados de espiras fraccionarias 712 y 715. Aunque se representa de manera que tiene dos segmentos o secciones de arco de devanados de espiras fraccionarias 712 y 715 eléctricamente diferenciados únicamente con fines ejemplificativos, la bobina 710 se puede dividir en tantas secciones de arco como resulte práctico. Según se representa, las secciones de arco son acimutalmente simétricas aunque podrían ser acimutalmente asimétricas, es decir, tener longitudes de arco diferentes.

La bobina de espira parcial 710 está acoplada a través de un conmutador 730 a un condensador, una batería de condensadores u otra fuente de alimentación 720 (condensador). Preferentemente, el conmutador 730 comprende un único mecanismo de conmutación de dos posiciones o dos estados 731. Como se representa, la línea de alimentación de transmisión 740 del condensador 720 está dividida en dos alimentaciones 742F y 744F acopladas a las entradas 711 y 714 de las dos secciones de arco 712 y 715, respectivamente. La corriente de retorno de cada alimentación 742F y 744F, ya sea coaxial o línea de tira, fluye sobre los trayectos de retorno 742R y 744R para la alimentación de otra sección de arco, y en el caso de una alimentación coaxial, la corriente de cada alimentación coaxial fluye sobre el blindaje para la alimentación coaxial de otra sección de arco. Por ejemplo, el retorno 744R de la alimentación 744F para la segunda sección de arco 715 está acoplado a la salida 713 de la primera sección de arco 712 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 742F para la primera sección de arco 712 fluye sobre el retorno 744R de la alimentación 744F para la segunda sección de arco 715. De manera similar, el retorno 742R de la alimentación 742F para la primera sección de arco 712 está acoplado a la salida 716 de la segunda sección de arco 715 y, por lo tanto, la corriente de retorno de la alimentación 744F para la segunda sección de arco 715 fluye sobre el retorno 742R de la alimentación 742F para la primera sección de arco 712.

De manera similar a la bobina 610 del circuito 600 representado en la figura 7, el campo magnético de la bobina de espira parcial 710 no es uniforme sino más bien presenta un gradiente.

Los sistemas y procedimientos antes descritos permiten ventajosamente el uso de conmutadores de voltaje menor o condensadores de voltaje menor para producir para una bobina un mayor voltaje por espira que el que podría producir de otro modo el propio condensador, sin el requisito de usar voltajes de polaridad opuesta, lo cual solamente tiene la capacidad de duplicar el voltaje. No obstante, la técnica de polaridad opuesta también se puede usar con las formas de realización de bobinas divididas descritas en la presente memoria, con lo cual se incrementa de manera adicional el voltaje de bucle de la bobina.

No se incrementa la energía de campo magnético disponible del condensador (o batería de condensadores). La misma se entrega sobre una escala de tiempo más corta (suponiendo que las inductancias parásitas sean sustancialmente inferiores a la inductancia de la carga).

No obstante, las formas de realización ejemplificativas aportadas en la presente memoria están destinadas únicamente a ser ejemplos ilustrativos y no limitativos en modo alguno.

En la memoria anterior, la invención se ha descrito en referencia a formas de realización específicas de la misma. Por consiguiente, la invención no debe quedar sujeta a limitaciones excepto por lo que se revele en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Circuito multiplicador de voltaje (400, 500, 600, 700) que comprende:

una fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) que presenta un voltaje V;

un conmutador (430, 530, 630, 730) acoplado a la fuente de alimentación; y

una carga acoplada a través del conmutador a la fuente de alimentación, comprendiendo la carga una bobina (410, 510) que presenta un número M de espiras de bobina, y que presenta un número N de secciones de arco de bobina (412, 415, 418, 422, 425, 512, 515) que dividen la bobina en segmentos de arco eléctricamente discretos, estando cada una de las N secciones de arco de bobina acoplada en paralelo a través del conmutador a la fuente de alimentación, siendo la suma de las N secciones de arco de bobina igual a las M espiras de bobina y siendo el voltaje de la carga igual al voltaje V multiplicado por el número N de secciones de arco de bobina y dividido por el número M de espiras de bobina, caracterizado por que el circuito comprende además:

T líneas de alimentación de transmisión divididas (142F, 144F, 146F, 442F, 443F, 444F, 446F, 448F, 542F, 544F, 642F, 644F, 742F) acopladas a través del conmutador (430, 530, 630, 730) a una alimentación de la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) y T líneas de retorno de transmisión divididas (142R, 144R, 146R, 442R, 443R, 444R, 446R, 448R, 542R, 544R, 642R, 644R, 742R) acopladas a través del conmutador a un retorno de la fuente de alimentación, siendo T igual al número N de secciones de arco de bobina,

comprendiendo las T líneas de alimentación de transmisión divididas (142F, 144F, 146F, 442F, 443F, 444F, 446F, 448F, 542F, 544F, 642F, 644F, 742F) y las T líneas de retorno de transmisión divididas (142R, 144R, 146R, 442R, 443R, 444R, 446R, 448R, 542R, 544R, 642R, 644R, 742R) T cables coaxiales y presentando un conductor central en una de las T líneas de alimentación de transmisión divididas (142F, 144F, 146F, 442F, 443F, 444F, 446F, 448F, 542F, 544F, 642F, 644F, 742F) un trayecto de retorno de corriente en un blindaje de una de las otras T líneas de alimentación de transmisión divididas acopladas a través del conmutador (430, 530, 630, 730) a la alimentación de la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720).

2. Circuito según la reivindicación 1, en el que el número M de espiras de bobina es un entero y el entero es igual o superior a 1.

3. Circuito según la reivindicación 1, en el que el número M de espiras de bobina es un número no entero.

4. Circuito según la reivindicación 3, en el que el número no entero es inferior a 1.

5. Circuito según las reivindicaciones 1 a 4, en el que la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) comprende un condensador o una batería de condensadores, comprendiendo la batería de condensadores una pluralidad de condensadores acoplados en paralelo al conmutador (430, 530, 630, 730).

6. Circuito según las reivindicaciones 1 a 4, en el que una inductancia de la carga se reduce en función del número N de secciones de arco de bobina en comparación con una carga que comprende una bobina sin dividir.

7. Circuito según las reivindicaciones 1 a 4, en el que el conmutador (430, 530, 630, 730) presenta un voltaje nominal capaz de entregar el voltaje V de la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) a la carga.

8. Circuito según las reivindicaciones 1 a 4, en el que el voltaje aplicado de la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) es cualquiera de entre:

i) una única polaridad; o

ii) una polaridad opuesta.

9. Circuito según las reivindicaciones 1 a 4 que comprende, además, T líneas de alimentación de transmisión divididas (142F, 144F, 146F, 442F, 443F, 444F, 446F, 448F, 542F, 544F, 642F, 644F, 742F) que acoplan la carga a través del conmutador (430, 530, 630, 730) a la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720) y en el que unas líneas individuales de las T líneas de alimentación de transmisión divididas retornan la corriente de una línea individual sucesiva de las T líneas de alimentación de transmisión divididas.

10. Circuito según la reivindicación 6, en el que la inductancia de la carga se incrementa en función del número M de espiras de bobina.

11. Circuito según la reivindicación 1, en el que el conmutador (430, 530, 630, 730) comprende dos o más mecanismos de conmutación (431, 531, 631, 731) acoplados en paralelo a la fuente de alimentación (420, 520, 620, 720).

12. Circuito según la reivindicación 11, en el que cada uno de los dos o más mecanismos de conmutación (431, 531, 631, 731) son mecanismos de conmutación unipolares y están acoplados a unas secciones individuales de

entre las secciones de arco de bobina (412, 415, 418, 422, 425, 512, 515) o en el que cada uno de los dos o más

mecanismos de conmutación son mecanismos de conmutación de múltiples posiciones, estando cada posición de

un primer mecanismo de conmutación de múltiples posiciones acoplada a una alimentación de unas secciones

individuales de entre las secciones de arco de bobina y estando cada posición de un segundo mecanismo de

conmutación de múltiples posiciones acoplada a un retorno de unas secciones individuales de entre las secciones

de arco de bobina.