Электродинамический преобразователь с эффективным охлаждением

Изобретение относится к электромеханическим преобразователям. В электродинамическом преобразователе с эффективным охлаждением, состоящем из магнитной цепи с кольцевым зазором, образуемым ее полюсами, расположена силовая (звуковая) катушка. Катушка может перемещаться под действием протекающего по ней переменного тока.

Поверхности полюсов, образующие кольцевой зазор, покрыты материалом с более высокой, чем у магнитной цепи, теплопроводностью. При этом теплообменные контактирующие с воздушной средой в зазоре поверхности выполнены шероховатыми и содержат канавки.

В частном случае канавки могут быть выполнены в виде решетки с наклонными продольными составляющими. В результате улучшается тепловой режим в узле «силовая (звуковая) катушка — магнитная цепь» и вследствие этого повышается надежность и долговечность его работы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан электродинамический преобразователь в разрезе. Преобразователь содержит керновый магнит или электромагнит 1, магнитную цепь 2, полюсную насадку 3, верхний фланец 4, каркас силовой катушки 5, обмотку силовой катушки 6, кольцевой зазор 7, канавки 8.

При колебаниях силовой катушки в кольцевом зазоре 7 происходит разнонаправленное перемещение воздушной среды, которое под действием шероховатости (не показана) поверхностей и канавок 8 приобретает вихревой характер, что и приводит к разрушению пограничного слоя на теплообменных поверхностях и обеспечивает резкую интенсификацию процессов теплоотдачи силовой катушки и передачи тепловой энергии через воздушную среду массивным частям магнитной системы.

В классическом электродинамическом преобразователе (динамике), в котором магнитное поле сосредоточено в кольцевом зазоре, а проводник намотан на цилиндрический каркас в виде звуковой (силовой) катушки. В процессе преобразования подводимая к силовой катушке часть электрической энергии преобразуется в механическую, а часть рассеивается в виде тепла.Определенный тепловой вклад вносят также вихревые токи (токи Фуко), возникающие в приповерхностных частях (по глубине примерно 0,5 мм) магнитной цепи при движении силовой катушки. Температура силовой катушки и элементов магнитной цепи вызывает механические повреждения катушки, изменение магнитных свойств цепи, возрастание активного сопротивления намоточного провода.

Для улучшения теплового режима силовых катушек применяются магнитные жидкости, тепловые трубки, полупроводниковые холодильники, материалы для каркасов силовых катушек с высокой теплопроводностью, радиаторы на магнитных цепях, а также специальные термостойкие материалы для каркасов, изоляции проводов и клеев для катушек, выдерживающие нагрев до 200–300°C без изменения свойств. Все эти меры улучшают тепловые режимы силовых катушек, однако стоимость многих из них достаточно высока.

Указанное техническое решение в отличие от известного технического решения позволяет:

1. Существенно улучшить термическую проводимость в зоне контакта теплопроводящей воздушной среды с теплоотводящей магнитной цепью, т.е. улучшить условия конвекционного теплообмена.
2. Создать в кольцевом зазоре более высокую степень турбулентности, разрушающей пограничный слой на теплообменных поверхностях, и обеспечить интенсификацию процессов теплопередачи.
3. Уменьшить или исключить образование вихревых токов /токов Фуко/ в приповерхностных частях магнитной цепи.

Источник: патент RU 2 131 163 C1 от1999.05.27