ИНДУКТОР ДЛЯ СЛОЖНЫХ ВИДОВ РЕВЕРСИВНОГО НАМАГНИЧИВАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01F13/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для специальных видов реверсивного намагничивания магнитотвердых изделий, имеющих преимущественно плоскую форму, или объемных изделий, ограниченных по крайней мере одной плоской гранью.

Известен магнитный индуктор для реверсивного импульсного намагничивания магнитотвердых образцов, который выполнен в виде пары витков прямоугольного сечения из ленты с высокой электропроводностью и со сквозными отверстиями в противоположных гранях, форма которых соответствует форме намагничиваемого образца, при этом витки индуктора расположены на одном уровне, имея общую грань (а.с. СССР 773751, МКИ Н 01 F 13/00, 1979 г.).

Недостаток этого индуктора состоит в невозможности реализации им двухстороннего реверсивного намагничивания плоских магнитотвердых изделий по их зонам. Кроме того, недостатки данного индуктора состоят в его неспособности осуществлять реверсивное сквозное (профильное), а также двухстороннее подповерхностное намагничивание изделий в двух измерениях.

Наиболее близким к объекту настоящей заявки является индуктор для импульсного намагничивания по а.с. СССР 987691, МКИ H 01 F 13/00, 1983, который содержит две соосно расположенные и образующие рабочий зазор индуктора системы витков, которые выполнены из материала с высокой электропроводностью, при этом контуры витков соответствуют по форме контурам намагничиваемых зон, а системы витков индуктора соединены таким образом, что в рабочем зазоре соседних зон создаются реверсивные магнитные поля, причем в каждой зоне магнитные поля, создаваемые соосно расположенным виткам, направлены встречно.

Недостатки указанного индуктора, являющегося прототипом заявляемого устройства, состоят в его ограниченных функциональных возможностях - в неспособности осуществления двумерного чередующегося по полярности реверсивного намагничивания отдельных участков плоских изделий в двух ортогональных направлениях, чем существенно регламентируются оперативные и технологические возможности известного индуктора - прототипа.

В указанной связи задача, поставленная при разработке заявляемого технического решения, состояла в расширении оперативно-технологических и функциональных возможностей известных намагничивающих средств за счет обеспечения новых возможностей чередующегося по полярности реверсивного расположения участков намагничивания в двух и трех измерениях магнитотвердого объекта.

При этом чередующееся по полярности намагничивания расположение разноименно намагниченных участков изделия будет двумерным и ортогональным по обрабатываемой поверхности, например в виде шахматного поля, с обеспечением возможностей как двустороннего подповерхностного реверсивного "шахматного" намагничивания плоских магнитотвердых изделий, так и сквозного (проходного) реверсивного намагничивания плоских изделий с обеспечением "шахматного" расположения прямоугольных участков разноименного намагничивания.

Решение поставленной задачи и получение охарактеризованного технического результата достигается тем, что в устройстве, содержащем пару идентичных друг относительно друга по форме высокопроводящих систем контурных электродов, расположенных соосно друг над другом в параллельных плоскостях, образуя в промежутке между собой рабочий зазор для введения подлежащих намагничиванию изделий, в указанном устройстве каждая из пары соосно расположенных друг над другом идентичных по форме высокопроводящих систем контурных электродов выполнена в виде группы механически жестко зафиксированных в своем диэлектрическом блоке посеребренных медных шин, изогнутых в форме ряда прямоугольных симметричных меандров одного и того же (равного) шага, которые параллельно и взаимно синфазно расположены друг относительно друга в одной плоскости и электрически соединены между собой - в пределах каждой из идентичных систем контурных электродов - зигзагообразно-последовательно с помощью перемежающихся боковых перемычек, при этом каждая из пары входящих в устройство систем контурных электродов имеет пару внешних токоподводов для взаимной перекоммутации указанных систем контурных электродов между собой и для подключения их в различном порядке к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания.

На прилагаемом чертеже - фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого устройства, а на фиг. 2 изображены схемы расположения полюсов у магнитотвердых изделий, подвергнутых различным видам реверсивного намагничивания с помощью заявляемого индуктора.

Как видно из фиг.1, описываемое устройство содержит систему контурных электродов, состоящую из группы посеребренных медных шин, изогнутых в форме прямоугольных симметричных меандров 1 одинакового шага, которые параллельно и синфазно друг относительно друга расположены в одной плоскости. Система из группы посеребренных медных шин-меандров 1 для повышения механической жесткости зафиксирована в диэлектрическом блоке, не показанном на чертеже во избежание усложнения последнего.

Группа параллельно и взаимно синфазно расположенных друг относительно друга шин в виде прямоугольных меандров 1 электрически соединена между собой зигзагообразно-последовательно с помощью перемежающихся боковых перемычек 2, а вся система электродов, составленная группой зигзагообразно-последовательно соединенных перемычками 2 шин-меандров 1, имеет пару токоподводов 3, 4, предназначенных для подключения индуктора к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания.

При необходимости намагничивания плоских магнитотвердых изделий с одной стороны изделия (см. поз. 5 на фиг.1) устанавливается первая из пары идентичных друг другу систем контурных электродов, образованная группой параллельно и синфазно расположенных высокопроводящих шин, выполненных в форме прямоугольных симметричных меандров 1, которые электрически соединены между собой зигзагообразно-последовательно перемежающимися боковыми перемычками 2 и снабжены парой внешних токоподводов 3, 4, в то время как с другой стороны подлежащего намагничиванию плоского изделия 5 располагается вторая из пары идентичных друг другу систем контурных электродов устройства с аналогичным соосным расположением высокопроводящих шин - прямоугольных меандров (см. поз. 6, фиг.1) и со своей парой внешних токоподводов 7, 8, предназначенных для совместной коммутации с токоподводами 3, 4 первого (верхнего) контурного электрода устройства к внешнему источнику тока намагничивания (на чертеже не показан).

Функционирует описываемый индуктор следующим образом.

Изделие 5 (см. фиг.1) из магнитотвердого материала перед намагничиванием вводится в рабочий зазор индуктора - между противолежащими друг другу торцевыми поверхностями пары соосно расположенных систем контурных электродов - верхнего контурного электрода, составленного группой шин в виде прямоугольных меандров 1, зигзагообразно соединенных боковыми перемычками 2 и имеющих пару внешних токоподводов 3, 4 - с одной стороны, а с другой стороны - нижнего контурного электрода, включающего в себя шины-меандры 6 и пару внешних токоподводов 7, 8.

В соответствии с требуемой схемой расположения полюсов у реверсивно намагничиваемых участков магнитотвердого изделия (см. фиг.2) производится предварительная коммутация внешних токоподводов 3, 4, 7, 8 индуктора на выходные клеммы внешнего источника тока намагничивания.

На фиг.2,а представлена схема "шахматного" расположения разноименно намагниченных участков у плоского образца магнитотвердого изделия при выполнении его сквозного по толщине профильного намагничивания. Обозначениями полюсов N и S вне скобок указана полярность намагничивания отдельных участков верхней поверхности изделия, в то время как полярность намагничивания соответствующих участков нижней поверхности плоского изделия указана на фиг.2,а в скобках.

Для приведенной на фиг.2,б схемы "шахматного" распределения полюсов у реверсивно намагниченных участков плоского магнитотвердого изделия 5 на фигурах 2, в показаны направления намагничивания изделия по его толщине вдоль профилей образца по линиям А-А', В-В', а также вдоль ортогональных к ним профилей образца по линиям (сечениям изделия) С-С' и D-D'.

Направления намагничивания изделия по его толщине в ортогональных профильных сечениях изделия по линиям А-А', В-В', С-С' и D-D' (см. фиг.2,в) соответствуют случаям сквозного профильного реверсивного намагничивания изделия, когда все противолежащие друг другу участки параллельных поверхностей плоского изделия намагничены противоположно.

Выполнение сложного реверсивного сквозного намагничивания магнитотвердого изделия, при котором направления профильного намагничивания его различных участков соответствуют схемам, приведенным на фиг.2, в, достигается электрическим соединением между собой внешних токоподводов 3 и 7 индуктора и совместным подключением их к одной из выходных клемм автономного внешнего источника тока намагничивания, ко второй из пары выходных клемм которого подключены электрически соединенные между собой внешние токоподводы 4 и 8 индуктора.

При таком подключении индуктора к источнику тока намагничивания импульс тока параллельно проходит через обе идентичные друг другу системы контурных электродов, расположенных соосно друг другу по обе стороны от намагничиваемого изделия 5 (см. фиг. 1), а через каждый из идентичной пары участков контурных электродов индуктора, зеркально расположенных относительно изделия 5, параллельно протекают токи одинакового направления, чем обусловливается сложение магнитных потоков, создаваемых указанными токами, и совместное пронизывание суммарным магнитным потоком изделия 5 по всей его толщине с формированием четко разграниченных прямоугольных (квадратных) зон реверсивного намагничивания. Схема дислокации полюсов у изделия в этом случае соответствует расположению, показанному на фиг.2,б и 2,в.

Для изменения картины распределения полюсов на противополярную по отношению к картине, указанной на фиг.2,б и фиг.2, в при сквозном (профильном) реверсивном намагничивании изделия, порядок подключения пар 3, 7 и 4, 8 запараллеленных внешних токоподводов индуктора к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания должен быть изменен на противоположный по отношению к тому, с помощью которого была получена схема расположения полюсов по фиг.2,б и фиг.2,в.

Наряду с рассмотренным сквозным реверсивным профильным намагничиванием магнитотвердого плоского изделия, при котором противолежащие друг другу прямоугольные (квадратные) участки обеих плоских поверхностей изделия намагничены противополярно (фиг. 2,в), описываемый индуктор обеспечивает также возможности одностороннего и двустороннего подповерхностного реверсивного "шахматного" намагничивания магнитотвердых изделий, когда противолежащие друг другу квадратные участки обеих плоских поверхностей изделия намагничены одноименно, как это показано на фиг.2,г, где изображены направления намагничивания изделия по его профильным разрезам вдоль линий А - А' и В - В', а также по ортогональным к ним профильным разрезам изделия вдоль линий (сечений) С - С' и D - D' (см. фиг.2,б и фиг.2,г).

Таким образом, "шахматному" порядку расположения полюсов на внешней поверхности плоского изделия, показанному на фиг.2,б, могут соответствовать не только направления внутреннего намагничивания изделия при его сквозном намагничивании согласно фиг. 2,в, но могут также соответствовать направления внутреннего намагничивания изделия, показанные на фиг.2,г, которые получены в результате двустороннего подповерхностного реверсивного намагничивания изделия.

Для выполнения двустороннего подповерхностного реверсивного намагничивания магнитотвердого изделия 5, при котором поверхностная дислокация его разноименно намагниченных участков соответствует фиг.2,б, а направления внутреннего намагничивания изделия по его профильным разрезам (сечениям вдоль линий А - А' и В - В', С - С' и D - D') соответствуют фиг.2,г, пара выходных клемм внешнего источника тока намагничивания подключается раздельно к внешним токоподводам 4 и 8 описываемого индуктора, вторая пара внешних токоподводов 3 и 7 которого при этом электрически соединяется между собой перемычкой.

При таком подключении индуктора к внешнему источнику тока намагничивания обе его идентичных системы контурных электродов, соосно расположенных по обе стороны подлежащего намагничиванию изделия 5, оказываются последовательно-встречно включенными по отношению к проходящему через них току намагничивания. В этом случае направления тока, протекающего в идентичных противолежащих друг другу участках обоих контурных электродов индуктора, будут иметь встречный характер, обусловливая взаимное отталкивание и разделение магнитных потоков, создаваемых противолежащими друг другу идентичными участками контурных электродов индуктора, чем определяется четкий характер подповерхностного реверсивного намагничивания изделия, когда противоположные участки его параллельных поверхностей намагничены одноименно в пределах каждого из чередующихся по полярности прямоугольных (квадратных) участков реверсивного намагничивания.

Порядок чередования полярностей намагничивания квадратных участков при двустороннем подповерхностном реверсивном намагничивании изделий может быть изменен на противоположный путем изменения порядка подключения раздельных токоподводов 4 и 8 индуктора к паре выходных клемм внешнего источника тока намагничивания при сохранении электрического соединения между собой второй пары внешних токоподводов 3 и 7 индуктора.

В этом случае чередующиеся квадратные участки двусторонне-подповерхностно намагниченного в шахматном порядке изделия меняются своими местами.

Следует также отметить, что двустороннее подповерхностное "шахматное" намагничивание плоских магнитотвердых изделий, при котором противолежащие друг другу участки параллельных поверхностей изделия намагничены одноименно, может быть получено и при раздельном подключении внешних токоподводов 3 и 7 индуктора к паре выходных клемм внешнего источника тока намагничивания, в то время как вторая пара внешних токоподводов 4 и 8 индуктора должна быть электрически соединена между собой.

Описанное выше сквозное профильное реверсивное намагничивание в "шахматном" порядке магнитотвердого изделия (см. фиг.2,б, фиг.2,в), при котором его противолежащие друг другу участки параллельных поверхностей намагничены противополярно, может быть также достигнуто при последовательно-согласном подключении обеих систем контурных электродов индуктора к внешнему источнику тока намагничивания, для чего внешний токоподвод 3 верхнего контурного электрода индуктора и внешний токоподвод 8 нижнего контурного электрода индуктора должны быть электрически соединены между собой, а пара внешних токоподводов 4 и 7 индуктора должна раздельно подключаться к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания.

При необходимости получения одностороннего подповерхностного реверсивного "шахматного" намагничивания объемных магнитотвердых изделий, обладающих несколькими или по крайней мере одной плоской гранью, один из контурных электродов индуктора, например верхний по чертежу фиг.1 контурный электрод, образованный группой меандров 1, перемычками 2 и внешними токоподводами 3,4, устанавливается на подлежащей намагничиванию грани магнитотвердого изделия. Парой токоподводов 3 и 4 указанный контурный электрод индуктора (элементы 1, 2, 3, 4) подключается к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания.

При пропускании тока через контурный электрод индуктора последним формируется намагничивающее магнитное поле, которое создает на обрабатываемой грани магнитотвердого изделия чередующееся по полярности намагничивания расположение разноименных участков дискретной намагниченности, изменяющейся одновременно в двух измерениях на обрабатываемой плоской поверхности магнитотвердого объекта.

В результате проведения описанной операции намагничивания расположение разноименно-подповерхностно намагниченных участков обработанной грани объемного магнитотвердого объекта будет полностью соответствовать порядку чередования разноцветных участков у шахматного поля.

При необходимости одностороннего подповерхностного реверсивного "шахматного" намагничивания плоского изделия 5 (см. фиг.1), как и при вышерассмотренном случае реверсивного намагничивания грани объемного магнитотвердого изделия, достаточно к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания подключить токоподводы 3 и 4 или 7 и 8 только одной из двух систем контурных электродов индуктора (верхней или нижней) - в зависимости от требуемых условий "шахматного" подповерхностного намагничивания той или иной стороны плоского магнитотвердого изделия.

Изменение порядка чередования полярностей квадратных участков при одностороннем подповерхностном "шахматном" намагничивании плоских изделий может быть достигнуто путем изменения порядка подключения внешних токоподводов (3, 4 или 7, 8) используемого контурного электрода индуктора к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при выполнении специальных схем реверсного намагничивания постоянных магнитов. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей за счет намагничивания обрабатываемого изделия в двух и трех измерениях. Технический результат достигается за счет того, что в устройстве, содержащем пару идентичных друг другу высокопроводящих систем контурных электродов, каждая из пары выполнена в виде группы механически зафиксированных в диэлектрическом блоке посеребренных медных шин, изогнутых в форме ряда прямоугольных симметричных меандров равного шага, которые параллельно и взаимно синфазно расположены относительно друг друга в одной плоскости и электрически соединены между собой зигзагообразно последовательно с помощью перемежающихся боковых перемычек, при этом каждая из пары идентичных систем контурных электродов имеет пару внешних токоподводов для взаимной перекоммутации указанных систем контурных электродов между собой и для подключения их в различном порядке к внешнему источнику тока намагничивания. 2 ил.

Индуктор для сложных видов реверсивного намагничивания магнитотвердых изделий, содержащий пару идентичных друг другу по форме высокопроводящих систем контурных электродов, расположенных соосно друг над другом в параллельных плоскостях, образуя в промежутке между собой рабочий зазор для введения подлежащих намагничиванию изделий, отличающийся тем, что каждая из пары соосно расположенных друг над другом идентичных по форме высокопроводящих систем контурных электродов выполнена в виде группы механически жестко зафиксированных в своем диэлектрическом блоке посеребренных медных шин, изогнутых в форме ряда прямоугольных симметричных меандров одного и того же шага, которые параллельно и взаимно синфазно расположены относительно друг друга в одной плоскости и электрически соединены между собой - в пределах каждой из идентичных систем контурных электродов - зигзагообразно последовательно с помощью перемежающихся боковых перемычек, при этом каждая из пары входящих в индуктор систем контурных электродов имеет пару внешних токоподводов для взаимной перекоммутации указанных систем контурных электродов между собой и для подключения их в различном порядке к выходным клеммам внешнего источника тока намагничивания.