RU2562067C1 - Magneto-electric ring transformer with magnetic biasing - Google Patents
Magneto-electric ring transformer with magnetic biasing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562067C1 RU2562067C1 RU2014120359/07A RU2014120359A RU2562067C1 RU 2562067 C1 RU2562067 C1 RU 2562067C1 RU 2014120359/07 A RU2014120359/07 A RU 2014120359/07A RU 2014120359 A RU2014120359 A RU 2014120359A RU 2562067 C1 RU2562067 C1 RU 2562067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- magneto
- inductance coil
- magnetoelectric
- transformer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования напряжения.The invention relates to electronics and can be used in AC circuits for voltage conversion.
В классическом исполнении трансформатор состоит из магнитопровода с намотанными на него двумя или более электрическими обмотками. Передача энергии из одной цепи в другую производится благодаря явлению взаимной индукции [(М.В. Немцов, Электротехника и электроника, Москва, «Высшая школа», 2007, 560 стр. Глава №9).]. Так как снимаемое с выходной обмотки напряжение пропорционально количеству в ней витков, это приводит к неоправданному росту размеров устройства и его громоздкости в промышленном исполнении.In the classic version, the transformer consists of a magnetic circuit with two or more electrical windings wound around it. Energy is transferred from one circuit to another due to the phenomenon of mutual induction [(MV Nemtsov, Electrical Engineering and Electronics, Moscow, Higher School, 2007, 560 pp. Chapter 9).]. Since the voltage removed from the output winding is proportional to the number of turns in it, this leads to an unjustified increase in the size of the device and its bulkiness in industrial design.
Известен также автотрансформатор, содержащий одну обмотку, но при этом обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, вследствие чего не осуществляется гальванической развязки между входной и выходной цепью.An autotransformer containing one winding is also known, but the lower voltage winding is part of the higher voltage winding, as a result of which there is no galvanic isolation between the input and output circuits.
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является кольцевой магнитоэлектрический трансформатор, представляющий собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме плоского кольца, на внутреннюю и внешнюю поверхности которого нанесены электроды, а выходной сигнал снимается с катушки индуктивности [см. RU №128775, H01F 19/04, от 25.05.2013].The closest technical solution adopted for the prototype is a ring magnetoelectric transformer, which is a structure made in the form of a magnetoelectric capacitor included in the input circuit, the dielectric of which is a volume magnetostrictive piezoelectric composite material in the form of a flat ring, on the inner and outer surfaces of which are applied electrodes, and the output signal is removed from the inductor [see RU No. 128775, H01F 19/04, dated 05.25.2013].
Недостатком известного кольцевого магнитоэлектрического трансформатора является отсутствие поля подмагничивания, в результате чего при преобразовании электрического поля в магнитное возникает квадратичный магнитоэлектрический эффект [см. Д.А. Филиппов, В.М. Лалетин, Т.О. Фирсова. Нелинейный магнитоэлектрический эффект в композиционных мультиферроиках // Физика твердого тела, 2014, том 56, вып. 5 с. 944-948].A disadvantage of the known ring magnetoelectric transformer is the absence of a magnetization field, as a result of which, when converting the electric field to magnetic, a quadratic magnetoelectric effect occurs [see YES. Filippov, V.M. Laletin, T.O. Firsova. Nonlinear magnetoelectric effect in composite multiferroics // Solid State Physics, 2014, Volume 56, no. 5 sec 944-948].
Задача, на решение которой направлено заявляемое предложение, состоит в улучшении характеристик и повышении эффективности действия устройства.The problem to which the claimed proposal is directed is to improve the performance and increase the efficiency of the device.
Для решения данной задачи предложен кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием. Известно, что величина магнитоэлектрического эффекта очень сильно зависит от поля подмагничивания, и на так называемой полевой зависимости эффекта имеется ярко выраженный максимум [см. Д.А. Филиппов, В.М. Лалетин, G. Srinivasan. Низкочастотный и резонансный магнитоэлектрические эффекты в объемных композиционных структурах феррит никеля - цирконат-титанат свинца // Журнал технической физики, 2012, т. 82, №1, с. 47-51]. Этот эффект предлагается использовать в заявляемом устройстве.To solve this problem, a ring magnetoelectric transformer with magnetization is proposed. It is known that the magnitude of the magnetoelectric effect very much depends on the magnetization field, and the so-called field dependence of the effect has a pronounced maximum [see YES. Filippov, V.M. Laletin, G. Srinivasan. Low-frequency and resonant magnetoelectric effects in bulk composite structures of nickel ferrite - lead zirconate-titanate // Journal of Technical Physics, 2012, v. 82, No. 1, p. 47-51]. This effect is proposed to be used in the inventive device.
Для пояснения предлагаемого изобретения предложена фиг. 1, где изображен общий вид кольцевого магнитоэлектрического трансформатора с подмагничиванием.To explain the invention, FIG. 1, which shows a General view of a ring magnetoelectric transformer with magnetization.
Устройство представляет собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме плоского кольца 1. На внутренней и внешней поверхностях кольца нанесены тонкие металлические контакты 2, предназначенные для подачи входного сигнала. Диэлектрик конденсатора предварительно радиально поляризован при помощи подачи на обкладки конденсатора постоянного напряжения. На конденсатор намотана катушка индуктивности 3, содержащая N витков. Дополнительно к катушке индуктивности включен конденсатор 4.The device is a structure made in the form of a magnetoelectric capacitor included in the input circuit, the dielectric of which is a three-dimensional magnetostrictive piezoelectric composite material in the form of a flat ring 1. Thin metal contacts 2 are applied on the inner and outer surfaces of the ring to supply an input signal. The capacitor dielectric is pre-radially polarized by applying a constant voltage to the capacitor plates. An inductor 3 containing N turns is wound around the capacitor. In addition to the inductor, a capacitor 4 is included.
Устройство работает следующим образом: на катушку индуктивности подается постоянное напряжение Ubias, которое создает в кольцевой структуре поле подмагничивания. Величина напряжения подбирается таким образом, чтобы создаваемое поле соответствовало максимальному значению магнитоэлектрического эффекта. К входным электродам прикладывается переменное напряжение частотой f, создающее в пьезоэлектрической фазе композита механические напряжения. Эти напряжения посредством механического взаимодействия между компонентами передаются в магнитострикционную фазу, в результате чего происходит изменение намагниченности, приводящее к изменению магнитного потока, пронизывающего намотанную на образец катушку, что приводит к возникновению ЭДС индукции, которая снимается с конденсатора. Наличие конденсатора позволяет разделить переменный выходной сигнал Uout и постоянную составляющую Ubias, создающую поле подмагничивания. Это позволяет использовать катушку индуктивности и как выходную обмотку, и одновременно как катушку, создающую поле подмагничивания.The device operates as follows: a constant voltage U bias is applied to the inductor, which creates a bias field in the ring structure. The voltage value is selected so that the generated field corresponds to the maximum value of the magnetoelectric effect. An alternating voltage of frequency f is applied to the input electrodes, which creates mechanical stresses in the piezoelectric phase of the composite. These stresses are transmitted through a mechanical interaction between the components to the magnetostrictive phase, resulting in a change in the magnetization, leading to a change in the magnetic flux penetrating the coil wound on the sample, which leads to the appearance of induction emf, which is removed from the capacitor. The presence of a capacitor allows you to separate the variable output signal U out and the constant component U bias , which creates a bias field. This allows you to use the inductor as an output winding, and at the same time as a coil that creates a bias field.
В отличие от прототипа кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием благодаря наличию конденсатора в выходной цепи позволяет катушку индуктивности одновременно использовать и для создания поля подмагничивания, что приводит к повышению эффективности действия устройства.Unlike the prototype, a magnetoelectric ring transformer with magnetization due to the presence of a capacitor in the output circuit allows the inductor to be simultaneously used to create a magnetization field, which leads to an increase in the efficiency of the device.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно улучшить характеристики устройства и повысить эффективность действия магнитоэлектрического трансформатора.Thus, the present invention can significantly improve the characteristics of the device and increase the efficiency of the magnetoelectric transformer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120359/07A RU2562067C1 (en) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | Magneto-electric ring transformer with magnetic biasing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120359/07A RU2562067C1 (en) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | Magneto-electric ring transformer with magnetic biasing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2562067C1 true RU2562067C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120359/07A RU2562067C1 (en) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | Magneto-electric ring transformer with magnetic biasing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2562067C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU202588U1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Magnetoelectric transformer |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU99246U1 (en) * | 2010-06-21 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | MAGNETO-ELECTRIC VOLTAGE CONVERTER |
RU104375U1 (en) * | 2010-11-02 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | NARROW-BAND MAGNETOELECTRIC VOLTAGE TRANSFORMER |
RU108216U1 (en) * | 2011-04-14 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудорого | MULTI-LAYER MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER |
RU114394U1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Спинтрон" | DISK MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER |
RU2476960C2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Magnetoelectric transformer |
RU128775U1 (en) * | 2012-12-12 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | RING MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER |
-
2014
- 2014-05-20 RU RU2014120359/07A patent/RU2562067C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU99246U1 (en) * | 2010-06-21 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | MAGNETO-ELECTRIC VOLTAGE CONVERTER |
RU104375U1 (en) * | 2010-11-02 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | NARROW-BAND MAGNETOELECTRIC VOLTAGE TRANSFORMER |
RU2476960C2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Magnetoelectric transformer |
RU108216U1 (en) * | 2011-04-14 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудорого | MULTI-LAYER MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER |
RU114394U1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Спинтрон" | DISK MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER |
RU128775U1 (en) * | 2012-12-12 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | RING MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU202588U1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Magnetoelectric transformer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2505919C1 (en) | Method, system and device for wireless transmission of energy (versions) | |
RU2562067C1 (en) | Magneto-electric ring transformer with magnetic biasing | |
Zhou et al. | Near-flat self-biased magnetoelectric response in geometry gradient composite | |
Wang et al. | Adjustable-voltage-ratio magneto-electric transformer | |
RU128775U1 (en) | RING MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER | |
RU108216U1 (en) | MULTI-LAYER MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER | |
RU154712U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC VOLTAGE TRANSFORMER | |
RU99246U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC VOLTAGE CONVERTER | |
Laletin et al. | The nonlinear resonance magnetoelectric effect in magnetostrictive-piezoelectric structures | |
RU104375U1 (en) | NARROW-BAND MAGNETOELECTRIC VOLTAGE TRANSFORMER | |
RU202588U1 (en) | Magnetoelectric transformer | |
Kalgin et al. | Specific features of the inverse magnetoelectric effect in two-layered Tb 0.12 Dy 0.2 Fe 0.68-PbZr 0.53 Ti 0.47 O 3 composites | |
RU114394U1 (en) | DISK MAGNETOELECTRIC TRANSFORMER | |
Petrov et al. | Magnetoelectric Transducers. | |
RU2642497C1 (en) | Magnetoelectric current-voltage transducer with frequency doubling | |
Savelev et al. | Magnetoelectric ring-type inductors tuned by electric and magnetic fields | |
RU2639948C1 (en) | Device and method of electric signals amplification (versions) | |
Petrov et al. | Current sensor based on magnetoelectric effect | |
Saveliev et al. | Resonance magnetoelectric effect in a composite ferromagnet–dielectric–piezoelectric Langevin-type resonator | |
RU2476960C2 (en) | Magnetoelectric transformer | |
Savelev et al. | Magnetoelectric effects in a composite ferromagnet–piezoelectric heterostructure under pulsed excitation | |
RU170581U1 (en) | MAGNETO ELECTRIC GYRATOR | |
JP6558715B2 (en) | Electric power device effective in suppressing electromagnetic induction action | |
Wang et al. | A compact single-phase adjustable-voltage-ratio magnetoelectric transformer | |
WO2019182470A1 (en) | Static electric generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160521 |