RU2040059C1

RU2040059C1 - Electromagnetic device

Info

Publication number: RU2040059C1
Application number: RU92009680A
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Шуваев
Original assignee: Московский Научно-Исследовательский Институт Приборостроения
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device has core and winding; winding is set of flat slotted parts of similar configuration made of conducting sheet material. Each component is essentially clamp with slot displaced in parallel with one of center lines; each winding turn forms two parts placed and joined together; one of parts is turned through 180 deg. in respect to other about mentioned center line. Remaining single parts form single-layer contact pads to connect turns into multiturn winding; one side of first part of each preceding turn is connected to other side of second part of each next to form multiturn winding. EFFECT: improved design. 8 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании электромагнитных устройств различного назначения трансформаторов, дросселей и т.п. The invention relates to electrical engineering and can be used in the design of electromagnetic devices for various purposes of transformers, chokes, etc.

Цель изобретения упрощение и уменьшение трудоемкости изготовления многовитковой обмотки различных электромагнитных устройств трансформаторов, дросселей и т.п. витки которой выполнены из листового проводникового материала в виде набора плоских элементов одинаковой конфигурации с разрезом. The purpose of the invention is to simplify and reduce the complexity of manufacturing multi-turn windings of various electromagnetic devices of transformers, chokes, etc. the turns of which are made of sheet conductor material in the form of a set of flat elements of the same configuration with a cut.

На фиг.1, 2 представлено электромагнитное устройство (разрез) на магнитопроводе типа ШЛ со скобами (фиг.1) и на магнитопроводе типа Б с круговыми кольцами (фиг.2); на фиг.3, 4 первая (фиг.3) и вторая (фиг.4) скобы; на фиг. 5, 6 первая (фиг.5) и вторая (фиг.6) скобы с другим расположением разреза; на фиг. 7 круговое кольцо с радиальным разрезом; на фиг.8, 9 один виток обмотки, состоящий из двух скоб (фиг.8) и двух круговых колец (фиг.9); на фиг. 10 изоляционная прокладка. In Fig.1, 2 presents an electromagnetic device (section) on a magnetic circuit type SH with brackets (Fig.1) and on a magnetic circuit type B with circular rings (Fig.2); figure 3, 4, the first (figure 3) and the second (figure 4) staples; in FIG. 5, 6, the first (Fig. 5) and second (Fig. 6) staples with a different arrangement of the cut; in FIG. 7 circular ring with a radial cut; in Fig.8, 9 one winding winding, consisting of two brackets (Fig.8) and two circular rings (Fig.9); in FIG. 10 insulating gasket.

Электромагнитное устройство содержит магнитопровод 1 и обмотку, выполненную в виде набора плоских элементов одинаковой конфигурации с разрезом, изготовленных из листового проводникового материала, каждый элемент представляет собой скобу с разрезом, смещенным параллельно одной из осей симметрии, каждый виток обмотки образуют два элемента первый 2 и второй 3, сложенные и соединенные вместе, причем один из элементов повернут относительно другого на 180^о вокруг упомянутой оси симметрии, оставшиеся одинарными части элементов образуют однослойные контактные площадки 4 для соединения витков в многовитковую обмотку и для присоединения внешних проводников. Одна сторона первого элемента 2 каждого предыдущего витка соединена с другой стороной второго элемента 3 каждого последующего витка, образуя многовитковую обмотку, а первая и последняя контактные площадки 4, оставшиеся свободными, служат для присоединения внешних проводников, между витками, каждый из которых состоит из первого 2 и второго 3 элементов, помещена межвитковая изоляция изоляционная прокладка 5.The electromagnetic device contains a magnetic circuit 1 and a winding made in the form of a set of flat elements of the same configuration with a slit made of sheet conductor material, each element is a bracket with a slice offset parallel to one of the symmetry axes, each coil of the winding is formed by two elements, the first 2 and second 3, stacked and joined together, wherein one of the elements is rotated relative to the other ^about 180 about said axis of symmetry, the remaining portion of single elements form gearboxes oynye pads 4 for connecting the coils in multiturn windings for connection of external conductors. One side of the first element 2 of each previous turn is connected to the other side of the second element 3 of each subsequent turn, forming a multi-turn winding, and the first and last contact pads 4, remaining free, serve to connect external conductors between the turns, each of which consists of the first 2 and the second 3 elements, interturn insulation is placed insulating strip 5.

Электромагнитное устройство, элементы которого представляют собой скобу с несимметричным разрезом, может быть выполнено на магнитопроводах типа Ш, ШЛ, ПЛ, ТЛ и др. An electromagnetic device, the elements of which are a bracket with an asymmetric section, can be performed on magnetic circuits of the type Ш, ШЛ, ПЛ, ТЛ, etc.

При использовании ферритовых магнитопpоводов типа Б, Ч, БЧ, ПК, КВ и др. элементы обмотки должны быть выполнены в виде круговых колец с радиальным разрезом, при этом каждый виток обмотки образуют два кольца, сложенные и соединенные вместе, причем одно из колец повернуто вокруг центра на некоторый угол. When using ferrite magnetic conductors of type B, H, BCh, PK, KV, etc., the winding elements must be made in the form of circular rings with a radial cut, with each coil of the winding forming two rings, folded and connected together, one of the rings being rotated around center at some angle.

Величина смещения разреза скобы от ее оси симметрии и угол, на который повернуто одно из колец, должны быть достаточны для образования контактных площадок и составляют 5-10% длины витка (18-36^о).The magnitude of the cut staples offset from its axis of symmetry and the angle at which one of the rings is rotated should be sufficient to form contact pads and constitute 5-10% of the coil length ^(about 18-36).

Для получения витка первый 2 и второй 3 элементы могут быть соединены между собой по всей прилегающей поверхности, за исключением контактных площадок 4, или только по части прилегающей поверхности, составляющей 5-15% площади элемента. To obtain a turn, the first 2 and second 3 elements can be interconnected along the entire adjacent surface, with the exception of the contact pads 4, or only along a portion of the adjacent surface, comprising 5-15% of the element area.

При соединении элементов только по части их поверхности уменьшается поверхностный эффект, т. е. явление оттеснения тока к внешней поверхности проводника под действием собственного переменного магнитного поля. Это приводит к уменьшению необходимого сечения проводникового материала и к снижению объема и массы устройства. When the elements are connected only along part of their surface, the surface effect decreases, i.e., the phenomenon of current being displaced to the outer surface of the conductor under the influence of its own alternating magnetic field. This leads to a decrease in the required section of the conductor material and to a decrease in the volume and mass of the device.

Изоляция витков, образующих обмотку, может быть различной. В частности, витки обмотки, каждый из которых образован из двух элементов, после их соединения в многовитковую обмотку могут быть обмотаны изоляционной лентой, например конденсаторной или микалентной бумагой вполнахлеста. The insulation of the turns forming the winding may be different. In particular, the turns of the winding, each of which is formed of two elements, after they are connected into a multi-turn winding, can be wrapped with an insulating tape, for example, full-overlap capacitor or mikalent paper.

Однако в ряде случаев наиболее целесообразным является использование плоских изоляционных прокладок, выполненных в виде пластин из листового изоляционного материала. Изоляционные прокладки 5 выполняются одинаковыми по форме с элементами 2, 3 и должны иметь разрез. However, in some cases, the most appropriate is the use of flat insulating gaskets made in the form of plates of sheet insulating material. Insulating gaskets 5 are made identical in form with elements 2, 3 and must have a cut.

Разрез может быть сделан в любом месте элемента, в частности с той же стороны прокладки, что и у элемента, однако лучше всего, если разрез в изоляционных прокладках совпадает с упомянутой осью симметрии, параллельной разрезу в элементах, а изоляционные прокладки установлены в одинаковом положении с элементами, т.е. так, чтобы разрез у элементов 2, 3 и изоляционных прокладок был с одной стороны. The cut can be made anywhere in the element, in particular on the same side of the gasket as the element, however, it is best if the cut in the insulating gaskets coincides with the axis of symmetry parallel to the cut in the elements, and the insulating gaskets are installed in the same position as elements i.e. so that the cut at elements 2, 3 and insulating gaskets is on one side.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При использовании устройства в качестве трансформатора после подключения его первичной обмотки (не показана) к источнику напряжения переменного тока по этой обмотке протекает ток холостого хода. Этот ток создает переменный магнитный поток, который, замыкаясь по магнитопроводу 1, пронизывает одновременно первичную и вторичную обмотки и наводит в них ЭДС необходимой величины. К первой контактной площадке 4 второго элемента 3 первого витка и к второй контактной площадке 4 первого элемента 2 последнего витка обмотки подключается нагрузка, по которой протекает переменный ток. When using the device as a transformer, after connecting its primary winding (not shown) to an AC voltage source, an open circuit current flows through this winding. This current creates an alternating magnetic flux, which, closing along the magnetic circuit 1, penetrates the primary and secondary windings simultaneously and induces the necessary EMF in them. To the first contact pad 4 of the second element 3 of the first turn and to the second contact pad 4 of the first element 2 of the last turn of the winding, a load is connected through which alternating current flows.

При использовании устройства в качестве дросселя после подачи переменного или пульсирующего напряжения на первую контактную площадку 4 второго элемента 3 первого витка и на вторую контактную площадку 4 первого элемента 2 последнего витка по обмотке, состоящей из первых 2 и вторых 3 элементов, протекает ток, который создает в магнитопроводе 1 переменный ток и индуктирует в обмотке ЭДС. When using the device as a choke after applying an alternating or pulsating voltage to the first contact pad 4 of the second element 3 of the first turn and to the second contact pad 4 of the first element 2 of the last turn, a current flows through the winding consisting of the first 2 and second 3 elements in the magnetic circuit 1 an alternating current and induces an EMF in the winding.

Основная особенность конструкции данного электромагнитного устройства заключается в том, что в нем одна или несколько обмоток выполнены из отдельных элементов деталей одинаковой конфигурации (скоб или круговых колец) с разрезом. The main design feature of this electromagnetic device is that in it one or more windings are made of separate elements of parts of the same configuration (brackets or circular rings) with a slit.

Эти элементы вырубаются (вырезаются) из листового проводникового материала или изгибаются "на ребро" из полосы нужной ширины. Изоляционные прокладки между витками также выполнены в виде детали одинаковой конфигурации, форма которой аналогична форме указанных элементов. Изоляционные прокладки вырезаются (вырубаются) из листового изоляционного материала. These elements are cut out (cut out) from a sheet of conductive material or bent "to the edge" from a strip of the desired width. Insulating gaskets between the turns are also made in the form of parts of the same configuration, the shape of which is similar to the shape of these elements. Insulating gaskets are cut out (cut out) from sheet insulating material.

Обмотка электромагнитного устройства, выполненная из отдельных элементов, может занимать все окно магнитопровода, например в дросселях фильтра, или только его часть по ширине или высоте. Оставшаяся площадь окна в этом случае занята другими обмотками. При этом или ширина элемента равна всей ширине окна, а оставшуюся площадь окна по высоте занимают другие обмотки, или ширина элемента равна части ширины окна, а оставшуюся часть ширины окна по всей его высоте занимают другие обмотки. The winding of the electromagnetic device, made of individual elements, can occupy the entire window of the magnetic circuit, for example in the chokes of the filter, or only part of it in width or height. The remaining window area in this case is occupied by other windings. In this case, either the width of the element is equal to the entire width of the window, and the remaining window area in height is occupied by other windings, or the width of the element is equal to part of the width of the window, and the remaining part of the width of the window along its entire height is occupied by other windings.

Основное отличие настоящего электромагнитного устройства от известных, в которых также применены плоские элементы с разрезом, заключается в том, что разрез в элементах (скобах) смещен параллельно одной из осей симметрии или выполнен радиальным (для круговых колец), каждый виток обмотки образуют два элемента, сложенные и соединенные вместе, причем один из элементов (одна из скоб) повернут относительно другого на 180^о вокруг упомянутой оси или один из элементов (одно из круговых колец) повернут вокруг центра на некоторый угол. В результате такого соединения образуются части элементов, несоединяемые вместе, которые расположены в разных плоскостях и являются контактными площадками для соединения витков в многовитковую обмотку и для присоединения внешних проводников.The main difference between this electromagnetic device and the known ones, in which flat elements with a cut are also used, is that the cut in the elements (brackets) is offset parallel to one of the symmetry axes or is made radial (for circular rings), each coil of the winding is formed by two elements, folded and connected together, wherein one of the elements (one of the brackets) is rotated relative to the other at ¹⁸⁰ ° around said axis or one of the elements (one of circular rings) is rotated around the center by a certain angle. As a result of this connection, parts of the elements are formed that are not connected together, which are located in different planes and are contact pads for connecting the turns into a multi-turn winding and for attaching external conductors.

Указанное выполнение разреза, образование витка только из двух элементов и описанное их взаимное расположение позволило упростить обмотку и снизить трудоемкость изготовления устройства. Это обеспечивается за счет того, что в данном устройстве все части элементов, которые служат для соединения двух элементов в виток, и контактные площадки для соединения витков в многовитковую обмотку расположены с одной стороны относительно магнитопровода, отсутствует необходимость смещения элементов по продольной оси на толщину материалов элемента, так как в настоящем устройстве элементы, образующие виток, расположены в одной плоскости (что особенно наглядно видно в обмотке, состоящей из круговых колец). The specified execution of the cut, the formation of a coil of only two elements and their relative position described made it possible to simplify the winding and reduce the complexity of manufacturing the device. This is due to the fact that in this device all the parts of the elements that serve to connect the two elements into a turn, and the contact pads for connecting the turns into a multi-turn winding are located on one side relative to the magnetic circuit, there is no need to displace the elements along the longitudinal axis by the thickness of the element materials , since in the present device the elements forming the coil are located in one plane (which is especially clearly seen in the winding, consisting of circular rings).

Указанное соединение витков в многовитковую обмотку позволяет также при различной конфигурации элементов (скоба или круговое кольцо) применить данное устройство при использовании магнитопроводов различных типов, что расширяет область применения устройств с обмотками, выполненными из плоских элементов. The specified connection of the turns into a multi-turn winding also allows for various configurations of elements (bracket or circular ring) to use this device when using magnetic cores of various types, which expands the scope of applications of devices with windings made of flat elements.

Claims

1. ELECTROMAGNETIC DEVICE containing a winding in the form of a set of flat elements made of sheet conductor material of the same configuration, each of which has a section, characterized in that each coil of the winding is formed by two flat and folded together flat elements, with the end sections of each of the elements are located in different planes, and the sections of the elements are displaced relative to each other with the formation of two single-layer contact pads, one of which is connected to the contact pad conductive coil, and the other with the pad subsequent turns, with the formation of a multi-turn coil and the remaining free first and last contact area intended for the connection of external conductors.

2. The device according to claim 1, characterized in that each element is made in the form of a bracket, while one of the two brackets forming a turn is rotated 180 ^o relative to its axis of symmetry parallel to the section.

3. The device according to claim 1, characterized in that each element is made in the form of a ring with a radial cut, while one of the two rings forming a turn is rotated around the center by an angle sufficient to form contact pads.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that the two elements forming the coil are interconnected across the entire surface.

5. The device according to claims 1 to 3, characterized in that the two elements forming the coil are interconnected along a part of the surface of these elements, which is 5-15% of the area of the element, near the cut of each element.

6. The device according to PP.1 to 5, characterized in that it is equipped with a magnetic circuit.

7. The device according to paragraphs. 1 to 6, characterized in that between the turns of the windings are placed insulating strips with a slit having the same shape as the elements.

8. The device according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that the cut in the insulating gaskets coincides with its longitudinal axis of symmetry, and the insulating gaskets are installed in the same position with the elements.