СПОСОБ НАМАГНИЧИВАНИЯ ФЕРРОМАГНИТНОГО ТОРОИДА Российский патент 2012 года по МПК H01F13/00 

Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано для изготовления ферромагнитного тороида с большой коэрцитивной силой - постоянного магнита, векторы намагничивания которого являются равнонаклонно ориентированными к вертикалям к плоскости граней ферромагнитного тороида в одну и ту же сторону по окружностям, проходящим через точки пересечения этих вертикалей с плоскостью граней ферромагнитного тороида, и проекции таких векторов намагничивания на плоские грани ферромагнитных тороидов являются касательными к указанным окружностям.

Известен способ такого намагничивания ферромагнитного тороида, основанный на помещении ферромагнитного тороида в соленоид, ось которого совмещена с осью симметрии ферромагнитного тороида, и пропускании через соленоид импульса однонаправленного тока, величина которого соответствует магнитному насыщению ферромагнитного тороида, отличающийся тем, что на ферромагнитный тороид наматывают катушку индуктивности, которую последовательно соединяют с соленоидом и источником импульса тока намагничивания до насыщения материала ферромагнитного тороида, после чего с последнего снимают обмотку указанной катушки индуктивности.

Этот способ также отличается тем, что изменение величины угла между вектором намагниченности, исходящим из произвольной точки плоской грани ферромагнитного тороида, и вертикалью, восстановленной из такой точки, задают соотношением напряженностей магнитных полей, создаваемых в соленоиде и катушке, намотанной на ферромагнитном тороиде.

Ближайшим прототипом заявляемого способа является способ по патенту того же автора №2391730, опубликованный в бюллетене №10 от 10.06.2010.

Целью изобретения является упрощение процесса регулирования соотношения напряженностей магнитных полей, создаваемых в соленоиде и катушке индуктивности, намотанной на ферромагнитном тороиде.

Указанная цель достигается в способе намагничивания ферромагнитного тороида, основанным на помещении ферромагнитного тороида в соленоид, ось которого совмещена с осью симметрии ферромагнитного тороида, и пропускании через соленоид импульса однонаправленного тока, величина которого соответствует магнитному насыщению ферромагнитного тороида, а также на том, что на ферромагнитный тороид наматывают катушку индуктивности, которую последовательно соединяют с соленоидом и с источником импульса тока намагничивания до насыщения материала ферромагнитного тороида, после чего с последнего снимают обмотку катушки индуктивности, отличающийся тем, что катушку индуктивности шунтируют переменным резистором.

Достижение указанной цели объясняется в заявляемом способе ответвлением части намагничивающего тока, протекающего в соленоиде, по закону Кирхгофа в переменный резистор, при регулировке величины сопротивления которого изменяется намагничивающий ток, протекающий в катушке индуктивности, увеличение этого тока соответственно увеличивает наклон векторов намагниченности относительно указанных вертикалей.

Изобретение понятно из представленного чертежа.

На чертеже схема намагничивания содержит ферромагнитный тороид 1, на котором намотана катушка индуктивности 2. Эта конструкция введена в соленоид 3, ось которого совпадает с осью симметрии ферромагнитного тороида. Катушка индуктивности 2 и обмотка соленоида 3 включены последовательно с источником импульсного однонаправленного тока подмагничивания, который состоит из накопительного конденсатора 4 высокого напряжения и резистора 5, которые включены последовательно к источнику высокого напряжения 6 постоянного тока. По достижению на накопительном конденсаторе 4 достаточно высокого потенциала возникает электрический пробой через разрядник 7, и импульс тока разряда с накопительного конденсатора 4 протекает через указанные обмотки и высоковольтный силовой диод 8, который препятствует возникновению в контуре «индуктивность обмоток - накопительный конденсатор» колебательного режима. При этом ферромагнитный тороид доводится импульсом тока до насыщения, и после перезаряда накопительного конденсатора экстратоком индуктивностей соленоида и катушки индуктивности ток в цепи обмоток прерывается, и в ферромагнитном тороиде сохраняется намагниченность, соответствующая остаточной индукции, как это имеет место при намагничивании известных постоянных магнитов. Для изменения угла наклона векторов относительно их соответствующих вертикалей в противоположную сторону использован двойной переключатель 9. В указанную схему введен переменный резистор 19 (реостат) с необходимой мощностью рассеяния, согласованной с амплитудой намагничивающего тока в соленоиде, временем намагничивания ферромагнитного тороида и величиной сопротивления.

Действие устройства тривиально и основано на законе Кирхгофа. Если сопротивление переменного резистора велико, то ответвляемый в него ток мал, и наклон векторов магнитного поля относительно вертикалей максимальный. По мере снижения сопротивления ток в катушке индуктивности снижается, и наклон векторов также уменьшается.

Заявляемый способ позволяет оперативно регулировать наклон векторов магнитного поля, не снимая с ферромагнитного тороида катушку индуктивности 2 и не изменяя в ней число витков в ту или иную сторону при использовании приспособления, определяющего наклон векторов при намагничивании (изготовлении тороидального магнита с заданными свойствами). Таким простейшим приспособлением может быть использован тороидальный магнит аналогичной по габаритам конструкции, вывешиваемый над испытуемым, так что магнитные полюсы обоих магнитов, обращенные друг к другу, являются одноименными, что приводит к возникновению определенного зазора между этими одноименными полюсами за счет сил отталкивания. При этом следует обеспечить устойчивость обоих соосно размещенных друг над другом магнитов - эталонного и испытуемого, после чего измеряют величину указанного зазора и принимают решение относительно повторного намагничивания с большей или меньшей величиной тока, протекающего через катушку 2 путем соответствующего регулирования переменного резистора 10. Возможны и другие варианты измерительного устройства, например, на основе измерения силы притяжения испытуемого и эталонного магнитов друг к другу разноименными магнитными полюсами при установке калиброванного зазора между полюсами.

Изобретение относится к электротехнике, к физике магнетизма и может быть использовано для изготовления ферромагнитных тороидов с большой коэрцитивной силой - постоянных магнитов, векторы намагничивания которых являются разнонаклонно ориентированными к вертикалям к плоскости граней ферромагнитного тороида в одну и ту же сторону по окружностям, проходящим через точки пересечения этих вертикалей с плоскостью граней ферромагнитного тороида. Проекции таких векторов намагничивания на плоские грани ферромагнитных тороидов являются касательными к указанным окружностям. Способ намагничивания ферромагнитного тороида основан на помещении ферромагнитного тороида в соленоид, ось которого совмещена с его осью симметрии, и пропускании через соленоид импульса однонаправленного тока, величина которого соответствует магнитному насыщению ферромагнитного тороида. На ферромагнитный тороид наматывают катушку индуктивности, которую последовательно соединяют с соленоидом и источником импульса тока намагничивания до насыщения материала ферромагнитного тороида и шунтируют переменным резистором. После этого снимают обмотку. Технический результат состоит в обеспечении простыми средствами регулировки соотношения напряженностей магнитных полей, создаваемых в соленоиде и катушке, намотанной на ферромагнитном тороиде. Это позволяет оперативно изменять наклон векторов магнитной индукции, исходящих из грани намагничиваемого ферромагнитного тороида, относительно вертикалей к этой грани. 1 ил.

Способ намагничивания ферромагнитного тороида, основанный на помещении ферромагнитного тороида в соленоид, ось которого совмещена с осью симметрии ферромагнитного тороида, и пропускании через соленоид импульса однонаправленного тока, величина которого соответствует магнитному насыщению ферромагнитного тороида, а также на том, что на ферромагнитный тороид наматывают катушку индуктивности, которую последовательно соединяют с соленоидом и источником импульса тока намагничивания до насыщения материала ферромагнитного тороида, после чего с последнего снимают обмотку, отличающийся тем, что катушку, намотанную на ферромагнитном тороиде, шунтируют переменным резистором.