СПОСОБ РЕВЕРСИВНОГО НАМАГНИЧИВАНИЯ МНОГОПОЛЮСНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ И МАГНИТНЫХ СИСТЕМ Российский патент 2003 года по МПК H01F13/00 

Изобретение относится к электротехнике, точнее к способам намагничивания многополюсных постоянных магнитов и магнитных систем преимущественно из магнитотвердых материалов с высокой коэрцитивной силой и удельной энергией, например из магнитотвердых ферритов или из сплавов на основе редкоземельных металлов с кобальтом, железом и т.п.

Для намагничивания таких магнитов требуются большие магнитные поля, создание которых сопряжено со значительными техническими трудностями. Кроме того, существует трудность создания нейтральной (ненамагниченной) зоны минимальной ширины между соседними участками с противоположным направлением намагниченности [1].

Известен способ реверсивного намагничивания, при котором магнит или магнитную систему устанавливают в зазор электромагнита, имеющего в рабочем пространстве несколько пар полюсов, равных по размерам и количеству числу реверсивных зон в намагничиваемом магните, и подают в обмотки электромагнита постоянный ток или импульс тока от импульсного источника питания, создающий в рабочем зазоре магнитное поле с напряженностью, достаточной для магнитного насыщения материала магнита. Этот способ реализован в устройстве для намагничивания многополюсной магнитной системы [2].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ реверсивного намагничивания многополюсных магнитов и магнитных систем, осуществляемый в индукторе для реверсивного намагничивания [3].

Способ предусматривает намагничивание не всех реверсиных зон магнита сразу, а поочередно по одной или нескольким зонам. При этом магнит после намагничивания очередного участка перемещают на соседний и изменяют полярность питающего тока.

Этот способ используется преимущественно для намагничивания магнитов и магнитных систем больших размеров.

Недостатком известных способов являются неоднородность намагничивания соседних реверсивных зон и большая ширина нейтральных (ненамагниченных) зон, что приводит к снижению коэффициента использования материала магнитов и, как следствие, к увеличению размеров и массы магнитов. Магнитные поля соседних пар полюсов имеют противоположное направление, и при намагничивании эти полюса размагничивают друг друга.

Целью изобретения является улучшение однородности намагниченности полюсов и уменьшение ширины нейтральных зон в аксиальных реверсивных многополюсных магнитах и магнитных системах.

Поставленная цель достигается тем, что магниты из магнитотвердого материала предварительно намагничивают до технического насыщения в двухполюсном электромагните в аксиальном направлении, а затем перемагничивают его в многополюсном электромагните с требуемым числом пар полюсов в аксиальном направлении, при этом амплитуда напряженности магнитного поля, создаваемого парой полюсов указанного многополюсного электромагнита в зонах с направлением намагничивания, совпадающим с направлением предварительного намагничивания, в 1,2-1,4 раза, а в зонах с направлением намагничивания, противоположным направлению предварительного намагничивания, в от 3 до 5 раз больше коэрцитивной силы магнитотвердого материала намагничиваемых магнитов.

Ниже приведены примеры осуществления способа.

ПРИМЕР 1.

Реверсивное намагничивание кольцевых магнитов из сплава Nd-Fе-В с наружным диаметром D= 19,5 мм, внутренним - d=8,6 мм, толщиной h=2,5 мм, числом полюсов - 4, с коэрцитивной силой по намагниченности 800 кА/м проводили двумя способами: известным - в электромагните, содержащем две пары полюсов с одинаковыми параметрами; и предлагаемым способом - магниты сначала намагничивали в аксиальном направлении в двухполюсном электромагните до технического насыщения, а затем перемагничивали их в многополюсном электромагните с двумя парами полюсов, причем амплитуда напряженности магнитного поля, создаваемого парой полюсов, где направление намагничивания совпадает с направлением предварительного (двухполюсного) намагничивания, составляла в ≈1,4 раза больше коэрцитивной силы магнитотвердого намагничиваемого магнита; а во второй паре полюсов с противоположным направлением намагничивания ≈ в 5 раз больше коэрцитивной силы магнитотвердого материала намагничиваемого магнита. Для получения сопоставимых результатов использовались одни и те же магниты (один комплект): сначала их намагничивали известным способом, а затем - предлагаемым. После намагничивания по каждому из вариантов измеряли максимальную магнитную индукцию на поверхности каждого полюса магнита и рассчитывали ее среднее для каждого магнита значение B_n; магнитный поток, создаваемый магнитом в эквиваленте магнитной системы электрической машины, в которой используется магнит (Ф_р); ширину немагнитной (нейтральной) зоны между соседними участками магнита, намагниченными в противоположных направлениях (δ). Измерение δ проводили микроскопом МПВ-2 с картины поля на индикаторной пленке. (В таблице 1 указано среднее ее значение из-за значительного разброса).

Результаты всех измерений приведены в таблице 1.

Из таблицы видно, что:
1. Среднее значение максимальной индукции магнитного поля на поверхности полюсов (В_n) при намагничивании предлагаемым способом на 5-7% выше, чем при известном способе.

2. Магнитный поток в эквиваленте магнитной системы электрической машины (Ф_р) при намагничивании предлагаемым способом на 10-12% выше, чем при известном способе.

3. Ширина ненамагниченной зоны (δ) при намагничивании предлагаемым способом почти в 4 раза уменьшается по сравнению с известным способом.

4. Больше возрастание Ф_р по сравнению с В_n объясняется уменьшением ширины нейтральных зон и улучшением однородности намагниченности полюсов при намагничивании предлагаемым способом.

ПРИМЕР 2.

Эту же партию магнитов, что и в предыдущем примере, намагничивали предлагаемым способом и в том же порядке. Но напряженность намагничивающего поля у пар полюсов, совпадающих с направлением предварительного намагничивания, была равна сначала 1,1 коэрцитивной силы материала магнита, а затем - 1,5. После намагничивания измеряли В_n, Ф_р и δ. Результаты приведены в таблице 2.

При сравнении данных таблиц 1 и 2 видно, что уменьшение напряженности намагничивающего поля в зонах, совпадающих с направлением предварительного двухполюсного намагничивания, до 1,1 коэрцитивной силы магнитного материала и увеличение ее до 1,5 коэрцитивной силы магнитного материала приводит к уменьшению магнитного потока и к увеличению ширины нейтральных зон. Максимальная индукция на поверхности полюсов магнитов не изменяется. Следовательно, напряженность намагничивающего поля в зонах, совпадающих с направлением предварительного намагничивания, выбирается в пределах в 1,2-1,4 раза больше коэрцитивной силы магнитотвердого материала намагничиваемых магнитов.

Подтверждение этого вывода иллюстрируют фиг.1-3, где изображены картины магнитного поля магнитов, намагниченных при различных напряженностях намагничивающего поля в неперемагничиваемых зонах.

Фиг. 1 - напряженность поля в 1,2-1,4 раза больше коэрцитивной силы магнитотвердого материала намагничиваемого магнита.

Фиг. 2 - напряженность поля в 1,1 раза больше коэрцитивной силы магнитотвердого материала намагничиваемого магнита.

Фиг. 3 - напряженность поля в 1,5 раза больше коэрцитивной силы магнитотвердого материала намагничиваемого магнита.

Картинки поля получены при помощи индикаторной пленки.

ПРИМЕР 3.

Реверсивное намагничивание кольцевых магнитов из феррита стронция, имеющих следующие параметры: наружный диаметр - 26 мм, диаметр отверстия - 10 мм, толщину - 6 мм, число полюсов - 4, направление намагничивания - аксиальное, коэрцитивная сила по намагниченности материала магнита Нсм=240 кА/м, проводили в таком же порядке, как и в предыдущем примере. При этом амплитуда напряженности магнитного поля, создаваемого парой полюсов многополюсного электромагнита в зонах с направлением намагничивания, совпадающим с направлением предварительного намагничивания, ≈в 1,2 раза больше коэрцитивной силы магнитотвердого намагничиваемого магнита (≈300 кА/м), а во второй паре полюсов ≈ в 3 раза (≈750 кА/м).

Результаты измерений после намагничивания приведены в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что выводы, сделанные ранее для магнитов из Nd-Fe-B, подтверждаются и для ферритстронциевых магнитов.

Что же касается магнитов из других магнитотвердых материалов, например из сплавов типа ЮНДК (по ГОСТ 17809-72), то их также можно намагничивать предлагаемым способом, только после намагничивания на необходимое количество пар полюсов магнит необходимо шунтировать магнитным шунтом при извлечении из электромагнита (индуктора) во избежание размагничивания. Но эту операцию необходимо проводить и при любом другом способе намагничивания. По этой причине магниты из материалов с низкой коэрцитивной силой крайне редко используются в торцовых электрических машинах.

Таким образом, предлагаемый способ намагничивания позволяет:
- уменьшить ширину нейтральных зон;
- улучшить однородность намагниченности полюсов;
- увеличить магнитный поток в рабочей магнитной системе электрической машины, в которой используются реверсивно намагниченные магниты и магнитные системы.

Это положительно сказывается на электрических и весогабаритных характеристиках электрических машин.

Источники информации
1. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. М.: Энергоиздат, с.33 и 34.

2. А.С. СССР 1179442, Н 01 F 13/00, 1985.

3. А.С. СССР 1020870, Н 01 F 13/00, 1983.

Изобретение относится к способам намагничивания многополюсных магнитов и магнитных систем. Способ заключается в том, что магнит или магнитную систему предварительно намагничивают до технического насыщения в аксиальном направлении в двухполюсном электромагните. Затем перемагничивают в электромагните, содержащем требуемое количество реверсивных зон. При этом напряженность поля, создаваемая полюсами индуктора в зонах, где направление намагничивающего поля совпадает в направлением предварительного намагничивания, равна 1,2-1,4 коэрцитивной силы материала магнита. В зонах с противоположным направлением намагничивающего поля должна быть достаточной для технического насыщения материала магнита. Технический результат заключается в улучшении однородности намагниченности полюсов и уменьшении ширины нейтральных зон в аксиальных реверсивных многополюсных магнитах в магнитных системах. 3 ил., 3 табл.

Способ реверсивного намагничивания многополюсных постоянных магнитов и систем, включающий импульсное намагничивание магнитов из магнитотвердого материала в многополюсных электромагнитах, отличающийся тем, что магниты из магнитотвердого материала предварительно намагничивают до технического насыщения в двухполюсном электромагните в аксиальном направлении, а затем перемагничивают его в многополюсном электромагните с требуемым числом пар полюсов в аксиальном направлении, при этом амплитуда напряженности магнитного поля, создаваемого парой полюсов указанного многополюсного электромагнита в зонах с направлением намагничивания, совпадающим с направлением предварительного намагничивания, в от 1,2 до 1,4 раза, а в зонах с направлением намагничивания, противоположным направлению предварительного намагничивания, - в от 3 до 5 раз больше коэрцитивной силы магнитотвердого материала намагничиваемых магнитов.