СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ Российский патент 2011 года по МПК H01F7/02 H01F21/08 

Изобретение представляет способ управления внешним полем постоянного магнита.

Известно управление постоянным магнитом с помощью экранирующей пластины, ослабляющей (экранирующей) проявление его внешнего поля (патент на полезную модель RU 34826, 2003 г.).

Недостатками этого способа можно считать сложность в изготовлении самой пластины и наличие устройства для ее перемещений при управлении магнитом.

Наиболее близким к предлагаемому способу управления внешним полем постоянного магнита является способ, предложенный в патенте RU 2092922, 1996 г.

В нем полюса магнита замыкают шунтом и управляющий магнитный поток в шунте формируют перпендикулярно вектору магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом.

Недостатком такого способа является то, что часть магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом, бесполезно шунтируется.

Задачей изобретения является способ управления внешним полем постоянного магнита без шунтирования его полюсов.

Решение состоит в том, что к полюсам магнита приставляют управляющие катушки с замкнутыми ферромагнитными сердечниками.

При отсутствии тока в катушках ферромагнитные сердечники не препятствуют прохождению силовых линий поля и магнитная проницаемость зазора между полюсами магнита определяется только окружающей средой (воздухом), а при его подаче они увеличивают сопротивление в магнитной цепи постоянного магнита из-за насыщенности стали. Условно говоря, они как бы «запирают» магнитное поле внутри самого магнита или являются «выключателями» (регуляторами напряженности) его внешнего поля. У хороших ферромагнитных сердечников соотношение между приложенной э.д.с. к катушке и их магнитной проницаемостью составляет десятки тысяч раз, что делает эффективным такой способ управления внешним полем постоянного магнита.

Предлагаемый способ поясняется фиг.1.

К полюсам магнита 1 приставлены управляющие катушки 2 с замкнутыми ферромагнитными сердечниками. Правая катушка соединена с источником тока U.

Под действием магнитного поля все домены D сердечника будут определенным образом сориентированы в одном направлении (левый сердечник), т.е. часть работы по насыщению сердечника совершает сам магнит. Для полного насыщения сердечника домены необходимо «довернуть» в том же, сориентированном, направлении, что достигается подачей импульса тока нужной амплитуды и нужной полярности на управляющую катушку (правый сердечник). При этом мы не действуем против магнитного поля и никак с ним прямо не взаимодействуем, прикладываемая энергия расходуется в нужном количестве только на «донасыщение» ферромагнитных сердечников и зависит лишь от их материального и конструктивного исполнения. Насыщенный же замкнутый сердечник замыкает поле магнита внутри себя, ослабляя или полностью нейтрализуя его внешнее проявление.

Из фиг.2-3 понятна картина внешнего поля постоянного магнита 1 при положениях контактов кнопки 3. Когда контакты разомкнуты (фиг.2), напряженность магнитного поля, характеризуемая силовыми линиями L, максимальна. Когда контакты замкнуты (фиг.3), напряженность магнитного поля, характеризуемая силовыми линиями L, минимальна.

Наиболее часто применяемые шихтованные сердечники имеют между своими пластинами микрозазоры, которые беспрепятственно пронизываются силовыми линиями магнитного поля. Это означает, что часть внешнего поля постоянного магнита остается неуправляемой и, следовательно, снижается общая эффективность управления. Для устранения этого недостатка целесообразно применение цельнометаллических или литых сердечников.

В общем виде замкнутый сердечник имеет более одного стержня. Самый распространенный вариант - это трехстержневой сердечник с намотанной управляющей катушкой на его среднем стержне. Но, как варианты, возможны и кольцевые, и бронированные сердечники, главное, чтобы они были замкнутыми.

Главным существенным отличием предложенного способа является то, что прикладываемая энергия расходуется только на «донасыщение» ферромагнитных сердечников и никак не связана с силовым воздействием на поле магнита или силовым с ним взаимодействием, и поэтому эффективность управления внешним полем постоянного магнита зависит только лишь от материального, конструктивного и технологического исполнения ферромагнитных сердечников.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления внешним магнитным полем постоянного магнита. Технический результат состоит в упрощении управления без шунтирования полюсов. Способ управления внешним полем постоянного магнита заключается в изменении во времени магнитной проницаемости зазора между полюсами постоянного магнита, к полюсам которого приставлены управляющие катушки с замкнутыми ферромагнитными сердечниками. При пропускании импульсов тока через управляющие катушки происходит намагничивание ферромагнитных сердечников, изменяющих сопротивление в магнитной цепи постоянного магнита. У хороших ферромагнитных сердечников соотношение между приложенной э.д.с. к катушке и их магнитной проницаемостью составляет десятки тысяч раз, что делает эффективным такой способ управления внешним полем постоянного магнита. В предложенном способе прикладываемая энергия расходуется только на насыщение ферромагнитных сердечников и никак не связана с силовым воздействием на поле магнита или силовым с ним взаимодействием и поэтому эффективность управления внешним полем постоянного магнита зависит лишь от материального, конструктивного и технологического исполнения ферромагнитных сердечников. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления внешним полем постоянного магнита путем изменяемой магнитной проницаемости зазора между его полюсами, включающий постоянный магнит, к полюсу или обоим полюсам которого приставляют управляющие катушки с замкнутыми ферромагнитными сердечниками и через которые пропускают ток или его импульсы нужной амплитуды и нужной полярности, при этом происходит намагничивание (насыщение) замкнутых ферромагнитных сердечников, изменяющих сопротивление в магнитной цепи постоянного магнита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что управляющие катушки выполнены на одном из сердечников:
с числом стержней более одного;
кольцевом;
броневом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что управляющие катушки выполнены на литых или цельнометаллических замкнутых сердечниках.