СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ МЕЖДУ КОНЦАМИ ПЕРЕМАГНИЧИВАЮЩЕЙСЯ МАГНИТНОЙ ЛЕНТЫ Российский патент 1997 года по МПК H01F13/00 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке датчиков магнитного поля и трансформаторов.

Известен способ получения электродвижущей силы между концами железной проволоки [1] заключающейся в том, что по проволоке пропускается импульс электрического тока, приводящий к появлению в ней остаточной циркулярной намагниченности, затем проволока подвергается растяжению, которое изменяет ее остаточную циркулярную намагниченность, вследствие чего между концами проволоки возникает импульс электродвижущей силы (эффект Акулова, Волкова и Белова).

Однако этот способ позволяет получить между концами магнитной проволоки практически только одиночный импульс электродвижущей силы определенной полярности, задаваемой направлением тока, предварительно пропускаемого через проволоку.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения электродвижущей силы между концами аморфной ленты со значительной магнитострикцией, скрученной вокруг ее продольной оси и помещенной в продольное переменное магнитное поле [2] (эффект Маттеуччи).

Этот способ получения электродвижущей силы технически сложен, магнитная лента не должна иметь изгиба вокруг своей поперечной оси, что делает невозможным ее применение для витых магнитопроводов.

Задачей изобретения является получение магнитной ленты, способной без предварительных воздействий (пропускание импульса электрического тока, скручивание и др.) возбуждать электродвижущую силу между своими концами при перемагничивании. Такую ленту удобно применять в качестве датчика переменного магнитного поля электродвижущая сила между ее концами будет зависеть от амплитуды поля. Применение такой ленты для витого магнитопровода трансформатора позволяет, в принципе, обходиться без вторичной обмотки в нем - ее роль может выполнять сама лента, из которой навит магнитопровод, что способствует уменьшению размеров и массы трансформатора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что согласно способу возбуждения электродвижущей силы между концами перемагничивающейся магнитной ленты, включающему воздействие продольным переменным магнитным полем, сначала через ленту пропускают постоянный электрический ток, который создает в ленте поперечное магнитное поле (Н₁) и разогревает ее до температуры, при которой эффективна термомагнитная обработка, затем при этой температуре, поддерживаемой током, ленту дополнительно подвергают воздействию постоянного продольного магнитного поля (Н_II), создаваемого соленоидом (причем H_II≈H₁) и выдерживают ленту при выбранных температуре и значениях H_II и H₁ в течение времени, достаточного для протекания термомагнитной обработки, после этого ток через ленту и после соленоида выключают и охлаждают ленту до температуры, при которой диффузионные процессы сильно замедлены, затем, воздействуя на ленту продольным переменным магнитным полем, регистрируют электродвижущую силу между ее концами.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки, которую применяют для термомагнитной обработки во взаимно перпендикулярных магнитных полях и регистрации электродвижущей силы между концами перемагничивающейся магнитной ленты. Установка содержит магнитную ленту 1, соленоид 2 для создания продольного постоянного магнитного поля при термомагнитной обработке (включают ключ 3) или продольного переменного магнитного поля для возбуждения электродвижущей силы между концами магнитной ленты 1 (включают ключ 4) с помощью регулируемого источника постоянного тока 5 или звукового генератора, соответственно, катушку индукции 6, катушку 7 (при замкнутом верхнем положении ключа 8 катушка 7 является катушкой для измерения амплитуды магнитного поля соленоида 2, при замкнутом ключе 9 катушка 7 служит компенсационной катушкой во время измерения индукции магнитной ленты 1), флюксметр для измерения индукции магнитной ленты 1, вольтметр для регистрации электродвижущей силы между концами магнитной ленты 1 и определения амплитуды переменного магнитного поля соленоида 2, регулируемый источник постоянного тока 10 с ключом 11 для нагрева магнитной ленты 1 и создания в ней поперечного магнитного поля с помощью тока.

На фиг. 2 приведены результаты измерения электродвижущей силы между концами магнитной ленты аморфного сплава 84КХСР, прошедшей термомагнитную обработку во взаимно-перпендикулярных магнитных полях, в зависимости от амплитуды продольного переменного магнитного поля. Кривые 1 и 1' получены при частоте поля f= 10 кГц, кривые 2 и 2' при f=20 кГц. Кривые 1, 2 соответствуют ленте в форме плоской полосы, кривые 1', 2' соответствуют той же ленте, свитой в кольцевой магнитопровод. Электродвижущая сила между концами ленты, не прошедшей термомагнитной обработки, при ее перемагничивании не возникает.

Способ реализуют следующим образом.

Магнитную ленту аморфного сплава 84КХСР помещает в соленоид, намотанный на керамической трубе, и пропускает через нее ток, создающий в ленте поперечное магнитное поле (H₁) и одновременно разогревающий ее до температуры ≈180^oC. Температуру ленты контролируют по величине намагниченности насыщения и известной ее температурной зависимости. Температура ≈180^oC соответствует намагниченности насыщения ленты M_s≈260•10³ А/м. После достижения температуры ≈180^oC и установления стационарного температурного режима включают постоянное магнитное поле соленоида (H_II). Термомагнитную обработку ленты проводят в течение 1 часа при H_II=H₁=84 А/м и температуре 180^oC. Продольную ось магнитной ленты при термомагнитной обработке ориентируют перпендикулярно горизонтальной составляющей поля Земли. Среднее по сечению магнитной ленты поле тока рассчитывают по формуле:

где I ток ленты;
а ширина ленты.

По истечении времени термомагнитной обработки поле соленоида и ток ленты включают и охлаждают ленту до комнатной температуры. Затем, перемагничевая ленту в продольном переменном магнитном поле, регистрируют с помощью вольтметра электродвижущую силу между ее концами.

При свивке ленты в кольцевой магнитопровод ее витки изолируют друг от друга с помощью ленты из лакоткани. Кольцевой магнитопровод помещают в жесткий изолирующий каркас, на который наматывают намагничивающую обмотку. Средний диаметр кольцевого магнитопровода 2,4 см, длина магнитной ленты 85 см, ширина 7 мм, толщина 25 мкм. Длина соленоида, намотанного на керамической трубе 80 см, его диаметр 2,5 см.

Зависимость электродвижущей силы между концами ленты от амплитуды магнитного поля имеет вид кривой намагничивания (фиг.2). Электродвижущая сила возникает, в соответствии с законом электромагнитной индукции, вследствие изменения циркулярной намагниченности ленты. Наблюдаемая зависимость электродвижущей силы от поля соответствует зависимости от поля амплитуды циркулярной намагниченности, которой пропорциональна электродвижущая сила между концами ленты.

Предлагаемый способ позволяет получить магнитную ленту, способную возбуждать электродвижущую силу своими концами при перемагничивании, которая может быть использована для изготовления датчиков переменного магнитного поля и при разработке трансформаторов с целью уменьшения их массы и размеров. С помощью датчиков поля, изготовленных из такой ленты, можно измерять, в частности, внутренние магнитные поля на очень малом расстоянии от поверхности образца и поля в очень узких щелях.

Использование: в области электротехники и в частности, может быть применено при разработке датчиков переменного магнитного поля и трансформаторов. Сущность: аморфная магнитная лента подвергается термомагнитной обработке во взаимно перпендикулярных магнитных полях, одно из которых продольное и однородное, другое - поперечное и циркулярное поле тока, текущего через ленту и нагревающего ее до температуры, при которой эффективна термомагнитная обработка. Перемагничивание в продольном магнитном поле ленты, прошедшей термомагнитную обработку, сопровождается изменением ее циркулярной намагниченности, что приводит, согласно закону электромагнитной индукции, к возникновению электродвижущей силы между ее концами. Это свойство ленты сохраняется после навивки. 2 ил.

Способ возбуждения электродвижущей силы между концами перемагничивающейся магнитной ленты, заключающийся тем, что на ленту воздействуют переменным магнитным полем и регистрируют электродвижущую силу между ее концами, отличающийся тем, что до воздействия на ленту переменным магнитным полем сначала через нее пропускают постоянный электрический ток, который создает в ленте поперечное магнитное поле, и разогревают ленту до температуры, при которой эффективна термомагнитная обработка, затем ленту дополнительно подвергают воздействию однородного продольного постоянного поля, величина которого близка к величине среднего по сечению ленты поперечного магнитного поля, выдерживают ленту при выбранной температуре термомагнитной обработки и значениях продольного и поперечного магнитных полей в течение времени, достаточного для протекания термомагнитной обработки, после чего пропускаемый через ленту ток выключают, прекращают также воздействие на ленту продольного постоянного магнитного поля и охлаждают ее до температуры, при которой диффузионные процессы в ленте замедлены.