Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Dzięki temu rozwiązaniu konstrukcja maszyn i urządzeń elektrycznych stanie się znacznie lżejsza, co pozwoli na:
• znaczne wydłużenie eksploatacji źródeł zasilania (jest to bardzo ważne np. w przypadku autonomicznego zasilania np. dronów, samolotów, urządzeń jeżdżących czy pływających itp),
• znaczne obniżenie ciężaru zasilaczy, przetwornic częstotliwości, filtrów i czujników pomiarowych, przy czym, im większa częstotliwość strumienia w rdzeniu tym mniejszy ciężar tego rdzenia w porównaniu do obecnych rozwiązań,
• zmniejszenie kosztów produkcji rdzeni, które są znaczne większe w przypadku dotychczas stosowanych rozwiązań z litymi rdzeniami.
Poważaną wadą współczesnych rdzeni stosowanych w sondach czy przetwornikach do pomiaru prądu i napięcia jest to, że czujniki (np. Halla, magnetorezystancyjne) umieszcza się w szczelinie takiego rdzenia. Korzyścią zaproponowanego rozwiązania jest to, że dzięki opracowanej specjalnej lekkiej konstrukcji warstwowej rdzenia (zalecanej szczególnie w strefie szczeliny powietrznej rdzeni) uzyska się znacznie bardziej liniowy rozkład indukcji magnetycznej wzdłuż szczeliny (w porównaniu do obecnie stosowanych rdzeni), co przedstawia rysunek z wynikami badań eksperymentalnych. Zatem nowa konstrukcja rdzeni znacznie ułatwi powtarzalność dokładności pomiaru indukcji magnetycznej w budowanych sondach i przetwornikach.

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest rdzeń do urządzeń elektrycznych zwłaszcza zasilaczy, przetwornic częstotliwości, filtrów i czujników pomiarowych.
W rdzeniach z uzwojeniami wytwarzającymi strumień przemienny (lub nawet zmienny) występuje zjawisko wypierania pola elektromagnetycznego z wnętrza rdzeni ku ich powierzchni. Proponowane rozwiązanie rdzenia do zasilaczy urządzeń elektrycznych eliminuje tą część rdzenia, która nie przewodzi strumienia magnetycznego a która w znaczny sposób wpływa na jego ciężar. Rdzeń to zwykle najcięższy element zasilaczy, przetwornic częstotliwości, filtrów i czujników pomiarowych.
We wszelkiego typu zasilaczach, przetwornicach częstotliwości, filtrach i czujnikach pomiarowych rdzenie pracują przy wyższych częstotliwości (tj. od kilku kHz w wzwyż). Zatem według wynalazku rdzeń może być znacznie lżejszy, gdyż powinien być wykonany w postaci powłoki ferromagnetycznej, korzystnie o grubości równej głębokości wnikania pola elektromagnetycznego.
Proponowane rozwiązanie konstrukcyjne rdzeni wprowadza niespotykane dotąd oszczędności w ciężarze rdzeni dławików, transformatorów czy rdzeni silników.
Od szeregu lat naukowcy pracują nad ograniczeniem ciężaru rdzeni. Jest to szczególnie pożądane w konstrukcjach różnych urządzeń: latających (np. drony, samoloty itp.), jeżdżących, pływających itp. a także w każdym urządzeniu z zasilaczem zbudowanym z wykorzystaniem przetwornicy częstotliwości i filtrów, a także w czujnikach (sondach) pomiarowych.

Potencjał komercjalizacji

Wykonano demonstrator technologii - rdzeń ze szczelina powietrzną z wydrążonym środkiem, który zaprojektowano do testów na częstotliwość 500 Hz. Rdzeń według wynalazku z wydrążonym środkiem porównano z rdzeniem litym tj. stosowanym dotychczas w urządzeniach eklektycznych i elektronicznych, przeprowadzając na nim serię badań symulacyjnych i eksperymentalnych potwierdzających założenia wynalazku. Wyniki badań przedstawiono na rysunku.
Rdzenie według wynalazku z wydrążonym środkiem można produkować wykorzystując wiele istniejących technologii wytwarzania. Dobór technologii zależeć będzie od możliwości technologicznych i skali produkcji wdrażającego wynalazek. Począwszy od produkcji jednostkowej - rdzenie dedykowane do rozwiązań specjalnych, po technologie do produkcji masowej standaryzowanych rdzeni stosowanych w elektrotechnice i energetyce. W zależności od potrzeb autorzy są w stanie zaprojektować i wdrożyć do produkcji rdzeń we właściwej technologii adekwatnej do geometrii rdzenia, częstotliwości pracy, kształtu rozkładu indukcji pola magnetycznego w szczelinie powietrznej i w zależności od skali produkcji.