Магнитная система Советский патент 1992 года по МПК H01P11/00 

1

(21)4787140/09

(22)2901 90

(46) 15.1292 Бюл. Ms 46

(71)Саратовский филиал Института радиотехники и электроники АН СССР

(72)В В.Тихонов. А В Толкачев, Б В.Семен и Б К Остарийчук

(56)Авторское свидетельство СССР № 513396, кл. Н 01 F 7/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 951208, кл. G 01 R 33/05, 1982.

(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА

(57)Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в ферритовых СВЧ-устройствах. Сущность изобретения- в магнитную систему, содержащую первую стальную пластину, на которой первыми одноименными полюсами установлены с разных сторон рабочего зазора постоянные магниты, и вторую стальную пластину, параллельную первой и размещенную одной поверхностью на вторых одноименных полюсах постоянных магнитов, введены дополнителъние пос тояннь| е магниты, третья стальная пластина и экран, при этом дополнительные постоянные магниты установлены вторыми одноименными полюсами на противоположной поверхности второй стальной пластины, их первые одноименные полюса соединены третьей стальной пластиной, первая и третья стальные пластины соединены с экраном, между второй стальной пластиной и экраном выполнен зазор. Ширина зазора, намагниченности и площади полюсов дополнительных магнитов выбраны в соответствии с приведенными в формуле изобретения соотношениями. Для регулировки поля в рабочем зазоре в отверстии, выполненном в третьей стальной пластине напротив рабочего зазора, установлен регулировочный винт, а между экраном и магнитами размещены витки катушки управления. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в ферритовых СВЧ-устройствах.

Известна магнитная система, состоящая из нескольких клиновидных постоянных магнитов, создающих усиленное поле в рабочем зазоре, образованном этими магнитами.

Известна также магнитная система, состоящая из магнитопровода П-образной формы и расположенного внутри него постоянного магнита, напротив которого установлены винты для регулировки величины и топологии поля.

Однако эти конструкции не имеют защиты от внешних магнитных полей и сильно

00

шунтируются окружающими стальными предметами. Кроме того, первая конструкция не имеет регулировки поля в рабочем зазоре, а вторая характеризуется высокой трудоемкостью настройки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является магнитная система, содержащая первую стальную пластину, на которой первыми одноименными полюсами установлены с разных сторон рабочего зазора постоянные магниты, и вторую стальную пластину, параллельную первой и размещенную одной поверхностью на вторых одноименных полюсах постоянных магнитов. Изменение величины поля в рабочем зазоре между пластинами осуществляется при помощи стальных шунтов на внешних боковых поверхностях постоянных магнитов.

Недостатком такой конструкции также является отсутствие собственной защиты от внешних магнитный полей, причем ее экранирование может быть достигнуто лишь за счет многократного увеличения габаритов, либо за счет ослабления поля в рабочем зазоре.

Целью изобретения является защита от внешних магнитных полей при сохранении величины поля в рабочем зазоре, а также механическая и электрическая регулировка поля в рабочем зазоре.

Указанная цель достигается тем, что в известную магнитную систему, содержащую первую стальную пластину, на которой первыми одноименными полюсами установлены с разных стороны рабочего зазора постоянные магниты, и вторую стальную пластину, параллельную первой и размещенную одной поверхностью на вторых одноименных полюсах постоянных магнитов, введ ёны дополнительные постоянные магниты, третья стальная пластина и экран, при этом дополнительные постоянные магниты установлены вторыми одноименными полюсами на противоположной поверхности второй стальной пластины, их первые одноименные полюса соединены третьей стальной пластиной, первая и третья стальные пластины соединены с экраном, между второй стальной пластиной и экраном выполнен зазор, ширина h которого удовлетворяет условию: 5б

h.d

S7

(1)

где d - расстояние между первой и второй стальными пластинами;

So - площадь второй стальной пластины;

5б - площадь боковой поверхности -второй стальной пластины; а намагниченности Mi и площади полюсов Si i-x дополнительных магнитов выбраны из условия;

d l (Mi Sil)d Ј (MjSj),(2)

1 1j-1

где d1 - расстояние между второй и третьей стальными пластинами;

т.- количество дополнительных постоянных магнитов:

п - количество постоянных магнитов;

Mj и Sj - соответственно намагниченность и площадь полюса j-ro постоянного магнита.

Указанная цель достигается также тем, что в третьей стальной пластине напротив рабочего зазора выполнено отверстие, в котором установлен регулировочный винт, а между экраном и магнитами размещены витки катушки управления.

На чертеже представлена конструкция

предлагаемой магнитной системы.

Магнитная система состоит из первой 1 и второй 2 стальных пластин, между которыми расположены постоянные магниты 3. Она содержит также дополнительные маг0 ниты 4 (направления намагниченности основных и дополнительных магнитов показаны стрелками), третью стальную пластину 5 и экран 6. В отверстии третьей пластины 5 установлен регулировочный винт 7,

5 а в зазоре между экраном 6 и магнитами 3-4 установлена катушка управления 8 с проводом. Ферритовое устройство 9 установлено в рабочем зазоре между пластинами 1 и 2, вводи вывод СВЧ-энергии Юосуществляет0 ся через отверстия в первой стальной пластине 1. В той же пластине 1 имеются отверстия для вывода питания 11 катушки 8, Магнитная система имеет конструкцию навесного элемента микрополосковой линии

5 передачи. Она установлена на диэлектрической подложке 12 со стороны металлизированной поверхности 13. Ввод и вывод СВЧ 10 и выводы питания 11 катушки 8 проходят через отверстия в подложке 12 и подключе0 ны к полосковым линиям 14, расположенным на обратной стороне подложки 12.

Магнитная система работает следующим образом.

Основные 3 и дополнительные 4 посто5 янные магниты создают магнитные потоки, которые, суммируясь, входят во вторую стальную пластину 2, далее разделяются и замыкаются на третью стальную пластину 5 через рабочий зазор между пластинами и

0 через регулировочный зазор между третьей пластиной 5 и обратной поверхностью второй пластины 2. При этом через экран 6 протекает разностный магнитный поток. Этот поток равен нулю при выполнении ра5 венства в соотношении (2). Отсутствие маг- нитного потока в экране 6 означает отсутствие шунтирующего действия третьей пластины 5. При этом в рабочем зазоре между пластинами 1 и 2 устанавливается поле:

04л: Д,

В« (MjSj),(3)

J 1

равное максимальному полю в конструкции прототипа. Неравенство в соотношении (2)

е соответствует дополнительному усилению поля в предлагаемой конструкции. Зазор между магнитами 3-4 (т.е. боковой поверхностью второй пластины 2) и экраном 6 препятствует снижению поля в рабочем зазоре из-за паразитного замыкания магнитного

потока на экран 6 через боковую поверхность второй пластины 2. Величина зазора h выбирается их условия , где Rn h/Se - паразитное магнитное сопротивления, a - магнитное сопротивление рабочего зазора. С учетом того, что , получаем соотношение (1). Введение внутрь корпуса регулировочного винта 7 соответствует уменьшению магнитного сопротивления ре- гулировочного зазора. При этом большая часть магнитного потока направляется через этот зазор. При этом возникает шунтирующий эффект, снижающий поле в рабочем зазоре. При касании винта 7 повер- хности второй пластины 2 поле в рабочем зазоре снижается до минимального значения, близкого к нулю. Катушка управления 8 с проводом, по которой пропускается электрический ток, создает дополнительный магнитный поток в рабочем зазоре магнитной системы, который, в зависимости от направления тока, либо складывается, либо вычитается из магнитного потока, созданного постоянными магнитами. При этом ве- личина поля в рабочем зазоре либо уменьшается, либо увеличивается относительно некоторого значения, устанавливаемого регулировочным винтом 7. Для подключения ферритового устройства к по- лосковой схеме магнитная система установлена на диэлектрической подложке 12 микрополосковой линии передач со стороны метализированной поверхности 13, ввод и вывод СВЧ 10 и выводы катушки 11 под- ведены через отверстия в подложке к полоскам 14 и присоединены к ним, Полоски, соединенные с выводами 10, подключены к СВЧ-тракту, а полоски, соединенные с выводами 11, - к источнику управляющего то- ка.

Изобретение выполнено следующим образом. Изготовленная магнитная система содержит один основной 3 и один дополнительный 4 магниты с одинаковыми характе- ристиками и размерами. Они выполнены из самарий-кобальтового сплава в виде колец с внутренним диаметром 8 мм, внешним диаметром 12 ммитолщиной 1,5мм. Вторая стальная пластина 2 имеет форму диска ди- аметром 12 мм и толщиной 1 мм. Первая стальная пластина 1 в виде диска размером 21 мм и толщиной 2 мм имеет четыре отверстия диаметром 1,5 мм, два из которых предназначены для ввода и вывода СВЧ 10, а два - для питания 11 катушки 8. Третья стальная пластина 5 и экран 6 имеют цилиндрическую форму диаметром 21 мм и высотой 6 мм. Внутренний диаметр экрана 6 составляет 18 мм, а толщина его стенки составляет 2 мм. В третьей пластине 5 по оси симметрии имеется резьбовое отверстие диаметром Мб 0,5, в которое ввинчен регулировочный винт 7 длиной 2,5 мм. Катушка 8 имеет форму кольца с внешним диаметром 18 мм, внутренним диаметром 12 мм и высотой 4 мм. Катушка 8 имеет примерно 100 витков из провода толщиной 0,25 мм, ее сопротивление состав7Гя ет 3 Ом. Общие габариты системы составляют 2 21 8 мм2.

Испытания магнитной системы проводились при помощи ферритового пленочного резонатора 9, который помещался в рабочем зазоре внутри основного кольцевого магнита. Измерялась зависимость резонансной частоты от механической и электрической регулировки поля. Механическая регулировка при помощи винта 7 позволяла перестраивать частоту резонатора от минимальной частоты возбуждения 300 МГц до 4 ГГц, что соответствовало изменению величины поля в рабочем зазоре от ,7 кгс до .2 кгс. Электрическая регулировка позволяла перестраивать частоту резонатора в пределах ± 1 ГГц, что соответствовало добавке к полю, установленному механической регулировкой, примерно ± 0,3 кгс. При этом энергопотребление катушки не превышало 1 Вт/кгс.

В предлагаемой конструкции магнитной системы защита от внешних полей и шунтирующих стальных предметов незначительно, менее чем в Два раза, увеличила общие габариты системы при сохранении величины максимального поля в рабочем зазоре. Кроме того, система защиты позволила дополнительно ввести механическую и электрическую регулировку поля без дополнительного увеличения габаритов.

Формула изобретения

..

bo

где d - расстояние между первой и второй стальными пластинами;

So - площадь второй стальной пластины;

5б - площадь боковой поверхности второй стальной пластины, а.нзмагниченности М и площади полюсов Si -х дополнительных магнитов выбраны из условия.

d f (Ml Sited | (MjSj)

е

У//7/77////17/

0

5

где d1 - расстояние между второй и третьей стальными пластинами;

m - количество дополнительных постоянных магнитов;

п - количество постоянных магнитов;

Mj и Sj - соответственно намагниченность и площадь полюса J-ro постоянного магнита.

7//У777/