RU2278435C1

RU2278435C1 - Magnetic-circuit gate

Info

Publication number: RU2278435C1
Application number: RU2005101717/09A
Authority: RU
Inventors: Св тослав Михайлович Сергеев (RU); Святослав Михайлович Сергеев
Original assignee: Святослав Михайлович Сергеев
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-06-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed magnetic-circuit gate that can be used as built-in facility for fast non-mechanical interruption of magnetic fluxes in magnetic circuits of transformers, electric motors, electric generators, and the like has coil with closed ferromagnetic core. Certain section of magnetic circuit is made in the form of longitudinal members separated by gaps which are transversally piercing mentioned coil so that they are crossing mentioned core within this coil. Proposed gate depends for its operation on effect of blocking magnetic-circuit flux by saturated magnetic field perpendicular to the latter. Fractional joint between saturating coil and magnetic circuit makes it possible to essentially reduce power requirement for and speed of switch-over operations.

EFFECT: enhanced switch-over speed, reduced power requirement.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение может использоваться в электротехнике в качестве встраиваемого узла как средство быстрого немеханического прерывания магнитных потоков в магнитопроводах трансформаторов, электродвигателей, электрогенераторов и других устройств.The invention can be used in electrical engineering as an embedded unit as a means of rapid non-mechanical interruption of magnetic fluxes in the magnetic circuits of transformers, electric motors, electric generators and other devices.

В настоящее время основным инструментом внешнего воздействия на поток магнитного поля (без изменения внутренних параметров источника поля) являются различные механические приспособления, медлительные по своей природе. Эффект же от применения дополнительных электрических обмоток весьма ограничен, поскольку они лишь вносят добавку в суммарную напряженность магнитного поля.Currently, the main tool of external influence on the magnetic field flux (without changing the internal parameters of the field source) are various mechanical devices that are slow in nature. The effect of the use of additional electric windings is very limited, since they only add to the total magnetic field strength.

Известен немеханический метод быстрого переключения магнитного поля в электромагнитном генераторе (US Patent 4006401, Feb 1, 1977), основанный на явлении прерывания магнитного потока при наличии в магнитопроводе участка, намагниченного до насыщения в поперечном направлении через боковые ответвления. Однако в этом случае основной магнитопровод ориентирован поперек запирающего потока, из чего следует, что насыщенная область простирается на значительную ширину и имеет неоправданно большой объем. Это обстоятельство приводит к повышенному активному и реактивному сопротивлениям намагничивающих обмоток, что равносильно наличию труднопреодолимого барьера скорости срабатывания, и фатально высокому расходу энергии.A non-mechanical method for quickly switching the magnetic field in an electromagnetic generator is known (US Patent 4006401, Feb 1, 1977), based on the phenomenon of interruption of the magnetic flux when there is a section in the magnetic circuit that is magnetized to saturation in the transverse direction through the side branches. However, in this case, the main magnetic core is oriented across the blocking flow, which implies that the saturated region extends over a considerable width and has an unreasonably large volume. This circumstance leads to increased active and reactance resistances of magnetizing windings, which is equivalent to the presence of an insurmountable barrier to the response speed, and a fatally high energy consumption.

Тем не менее при использовании упомянутого эффекта избавиться от указанных недостатков все-таки можно. Для этого нужно резко уменьшить объем блокирующего насыщенного слоя внутри магнитопровода, что и было реализовано неординарным способом в предлагаемом техническом решении.Nevertheless, when using the aforementioned effect, it is still possible to get rid of these drawbacks. To do this, it is necessary to sharply reduce the volume of the blocking saturated layer inside the magnetic circuit, which was implemented in an unusual way in the proposed technical solution.

Принцип работы устройства показан на фиг.1, где приведен его разрез. Посередине между участками 1 и 2 магнитопровод расслаивается на тонкие продольные составляющие, например полосы или ленты 3, пропущенные сбоку сквозь катушку 4, внутри которой они пересекаются с сердечником 5, замкнутым на внешний магнитный шунт 6. Давно не является секретом, что внутренний сердечник любой катушки с током полностью концентрирует весь создаваемый ею магнитный поток. Поскольку сказанное справедливо и для катушки 4, объем индуцируемого ею поперечного насыщенного слоя определяется только габаритами сердечника 5, которые можно варьировать в широких пределах.The principle of operation of the device is shown in figure 1, which shows its section. In the middle between sections 1 and 2, the magnetic circuit is stratified into thin longitudinal components, for example, strips or tapes 3, passed sideways through the coil 4, inside which they intersect with a core 5 closed to an external magnetic shunt 6. It has long been no secret that the inner core of any coil with a current completely concentrates all the magnetic flux created by it. Since the above is true for coil 4, the volume of the transverse saturated layer induced by it is determined only by the dimensions of the core 5, which can be varied over a wide range.

При пропускании через катушку 4 электрического тока, достаточного для насыщения сердечника 5, происходит разрыв магнитного потока между участками магнитопровода 1 и 2, что проверено экспериментально. Эффект сохраняется даже в случае очень тонкого насыщенного слоя.When passing through the coil 4 an electric current sufficient to saturate the core 5, the magnetic flux breaks between the sections of the magnetic circuit 1 and 2, which is verified experimentally. The effect is maintained even in the case of a very thin saturated layer.

При управлении с помощью переменного тока имеет смысл параллельно сердечнику 5 и внешнему шунту 6 добавить постоянный магнит 7 (фиг.2), который смещает исходную намагниченность сердечника в начало области насыщения. Тогда одно направление тока будет соответствовать закрытому состоянию, противоположное - открытому. При этом резко падают потери на гистерезис и вдвое уменьшается требуемая амплитуда.When controlled by alternating current, it makes sense parallel to the core 5 and the external shunt 6 to add a permanent magnet 7 (figure 2), which shifts the original magnetization of the core to the beginning of the saturation region. Then one direction of the current will correspond to the closed state, the opposite - to the open. In this case, hysteresis losses drop sharply and the required amplitude is halved.

Предоставляемая в данном изобретении возможность уменьшать объем запирающего слоя позволяет произвольно снижать активные и реактивные потери в цепях намагничивания, что эквивалентно увеличению предельной скорости переключения и уменьшению расходуемой на это энергии.The opportunity provided in this invention to reduce the volume of the barrier layer makes it possible to arbitrarily reduce active and reactive losses in the magnetization circuits, which is equivalent to an increase in the limiting switching speed and a reduction in the energy consumed for this.

Claims

1. The shutter of the magnetic circuit, which includes an electric coil with a closed core of ferromagnetic material, characterized in that a certain section of the magnetic circuit is made in the form of a set of longitudinal elements separated by gaps that penetrate across the specified coil, intersecting inside with its core.

2. The device according to claim 1, characterized in that there is a closed loop that includes an inner core of the coil, a permanent magnet and magnetic circuits connecting them.