Способ концентрации магнитного потока в каком-либо месте поперечного сечения магнитопровода из ферромагнитного материала Советский патент 1993 года по МПК H01F13/00 

Ё

Способ концентрации магнитного потока в каком-либо месте поперечного сечения магнитопровода из ферромагнитного материала. Изобретение относится к области электротехники -точнее к способам воздействия магнитным полем на ферромагнитные объекты. Суть предложения: к основаниям тороидального магнитопровода прикладывают постоянные магниты так, чтобы угол между линией, соединяющей середины постоянных магнитов, и средней линией магнитопровода составлял 20-89°. 4 ил.

Йзобретение отногится к области электротехники, в частности к способу формированиясвойств тороидальных магнитопроводов. Изобретение может быть использовано для изготовления дросселей и других электротехнических устройств с регулируемым значением магнитной проница-. емости.

В электротехнике для получения более низкого значения магнитной проницаемости, необходимого для нормальной работы дросселя,в сердечник (магнитопровод) вво-г дят воздушный зазор. Изменением длины воздушного зазора магнитная проницае-. мость может изменяться в широких пределах. Известен способ регулирования воздушного зазора в силовых индукционных преобразователях введением магнито-. проводящего материала в виде пластин, пррошка или зерен.

Недостатками вышеуказанных способов являются:

1) большая техническая трудность создания зазоров необходимой длины в тороидальных магнитопроводах:

2) невозможность у изготовленных магнитопроводов производить регулирование магнитной проницаемости пусть даже в нешироких пределах.

Также известен способ выделения импульсов тока одной какой-либо полярности, использующий способ магнитного смещения, создаваемого постоянным магнитом, .соприкасающимся с сердечником (магнито- проводом) и создающим радиальный магнитный поток вблизи одной его поверхности.

Однако этот способ имеет существенные недостатки, так как недостаточно попно используется регулирующее действие постоянного магнита, соприкасающегося по

V|

00

сь ел ю о

одной поверхности сердечника и создающего магнитный поток вблизи этой поверхности; довольно трудоемкий способ намагничивания постоянного магнита в радиальном направлении; необходимо обес- лечить зазор между слоями ленты, если ее толщина будет менее 50 мкм, что увеличивает трудоемкость изготовления сердечника (магнитолровода); снижается коэффициент заполнения его магнитомягким материа- лом, что приведет увеличению диаметра MarHHTonpo bA a W fecTj6Hl(imeieea. :

Наиболее близким техническим решением, позволяющим регулировать магнитную проницаемость в более широких пределах, является способ концентрации магнитного потока в требуемом месте поперечного сечения магнитопровода. Величина магнитной г1р6нйцаем6сти зависит от степени намагниченности магнитопровода Мз и остается неизменной при насыщении этого магнитопровода.:

Однако известный способ имеет существенные недостатки, так как недостаточно полно для расширений диапазона регулиро- вания магнитной проницаемости используют свойства ферромагнитных материалов изменять свою доменную структуру м снижать подвижность доменов под воздействием внешних магнитных полей. Здесь использовано только влияние внешнего магнитного потока, действующего под углом 90° к направлению основного магнитного потока, перпендикулярно к плоскости ферромагнитного материала и не использо- вано влияние магнитных потоков, отличных от указанных в известном способе направлений..

Целью предложенного способа является расширение магнитных возможностей магнитопровода за счет увеличения диапазона изменений магнитной проницаемости и получения смещения петли магнитного гистерезиса.

Указанная цель достигается тем, что на каком-либо участке тороидальный магнито- провод из ферромагнитного материала под- магничивают при помощи постоянных магнитов под каким-либо углом к его средней линии. Исходя из размеров магнитопро- водов для стандартного ряда их типономиналов наиболее целесообразный диапазон углов действия подмагничивающего потока, созданного постоянными магнитами, составляет от 20° до 89°. Направление подмагничивающего потока совпадает с плоскостью ленты, свитой в магнитопровод. Таким образом, в плоскости ленты при работе мэгнитоправода действуют два магнитных потока: основной

(рабочий) - в направлении длины ленты и поперечный (поток подмагничивания) - в направлении ее ширины под углом к его средней линии. Магнитная проницаемость магнитопровода изменяется не только при изменении величины магнитного потока подмагничивания, но и угла приложения этого, подмагничивающего, магнитного потока по отношению к основному потоку маг- нитопровода. При этом магнитная проницаемость также изменяется в зависи- мо сти от знака однополярных импульсов тока, что свидетельствует о наличии магнитного смещения петли гистерезиса магнитопровода, которое может быть использовано для выделения импульсов тока или напряжения одной какой-либо полярности. По мере уменьшения угла действия под- магничивающего потока магнитная проницаемость плавно снижается, что по зволяет производить незначительное под- регулирование магнитной проницаемости магнитопровода в процессе его эксплуатации, если при изготовлении изделия с заявляемым магнитопроводом предусмотреть возможность незначительного изменения угла подмагничивающего потока. При приложении магнитного потока подмагничивания происходит переориентация доменов в магнитопроводе на участке его влияния, снижается их подвижность при воздействии на них основного магнитного потока магнитопровода, что приведет к снижению магнитной проницаемости, так как затрудняется процесс вращения доменов при перемагничивании магнитопровода основным магнитным потоком. Магнитное поле подмагничивания может быть создано как разноименными, так и одноименными полюсами постоянных магнитов. В прототипе предложен способ концентрации магнитного потока в поперечном сечении перпендикулярно к основному магнитному потоку магнитопровода, в котором создан зазор для введения дополнительного магнитопровода Мз(фиг.2). Предлагаемый способ предусматривает использование тороидального магнитопровода без зазора. Результаты исследований показали, что наиболее эффективным будет влияние поперечного магнитного потока, действующего в плоскости ленты, в направлении ее ширины, по сравнению с магнитным потоком, действующим перпендикулярно плоскости ленты.

Использование действующих под разными углами к основному магнитному потоку магнитных потоков подмагничивания, созданных полюсами постоянных магнитов.

Величина магнитной проницаемости и .эффективность выделения импульсов тока или напряжения регулируется не только изменением величины потока подмагничива- нияг но и изменением направления действия этого потока.

На фиг.1 дана иллюстрация способа создания полей подмагничивэния; на фиг.2 - зависимость магнитной проницаемости магнитопровода из материалов 24КСР и АМАГ-183 от величины угла между направлением магнитного потока подмагничивания и средней линией магнитопровода; на фиг.З - зависимость магнитной проницаемости магнитопровода из материала 81 НМД от величины угла между направлением магнитного потока подмагничивания, созданного приложением одноименных полюсов магнитов, и средней линией магнито- провода; на фиг.4 - зависимость приращения магнитной индукции материалов 24КСР (кривая 1) и АМАГ-183 (кривая 2) от величины основного магнитного поля магнитопровода при подаче однополярных импульсов одного и другого знака.

Способ концентрации магнитного потока в каком-либо месте поперечного.сечения магнитопровода реализован на магкито- проводах ОЛ 30/40-6 из аморфного материала 24КСР ТУ 14-1-3730-84 и ОЛ 30/40-5 из материала АМАГ-183 ЯеО.021.180.ТУ. Наибольшее влияние магнитный поток подмагничивания оказывает на материалы с кобальтовой основой (АМАГ-183) по сравнению с материалами ча основе железа (24КСР). Прикладыванием постоянных магнитов из сплава КС-37 БЛС 777.002.ТУ прямоугольной формы с размерами 6 создаются потоки подмагничивания (фиг.1). Сдвигом постоянных магнитов (фиг, 1 а), соприкасающихся с верхней Торцевой поверхностью магнитопровода, относительно соприкасающихся с нижней поверхностью магнитопровода постоянных магнитов противоположной полярности создается снижение магнитной проницаемости (фиг.2), причем, различные материалы по-разному реагируют на наклонные потоки подмагничивания. Магнитная проницаемость магнитопровода из материала 24КСР снижается в 3 раза, а проницаемость магнитопровода из материала АМАГ-183 - в 35 раз. Прикладывание одноименных полюсов магнитов к магнитопроводу (фиг. 15) приводит к уменьшению магнитной проницаемости в 20 раз

(для магнитопровода из материала АМАГ- 83) и в 40 раз (для магнитопровода из материала 24КСР). Сдвигом же постоянных магнитов, соприкасающихся с верхней тор5 цевой поверхностью магнитопровода, относительно соприкасающихся с нижней поверхностью магнитопровода постоянных магнитов одной и той же полярности происходит плавное увеличение магнитной про0 ницаемости (фиг.З). На рис.4 представлены графики приращения магнитной индукции магнитопроводов при изменениях магнитного поля того и другого направлений в маг- нитбпроводе. Из графиков видно, что для

5 магнитопровода из материала 24КСР приращение магнитной индукции изменяется в 1,3 раза, и для магнитопровода из материала АМАГ-183 в 3,5 раза при приложении магнитных полей противоположных на0 правлений. Постоянные магниты могут быть заменены на электромагниты; .

Использование предложенного способа концентрации магнитного потока в каком-либо месте магнитопровода для

5 регулирования величины магнитной проницаемости тороидальных магнитопроводов обеспечит:...,......

1) снижение трудоёмкости изготовления магнитопроводов с низким значением 0 магнитной проницаемости, так как нет необходимости создавать воздушный зазор;

2) уменьшение веса электротехнических изделий, в которых нет необходимости для снижения индуктивности увеличивать дли5 ну средней линии магнитопровода, работающего с полем подмагничивания (например, дроссель сглаживающего фильтра).

Формула изобретения

0 Способ концентрации магнитного потока в каком-либо месте поперечного сечения магнитопровода из ферромагнитного материала, осуществляемый подмагничиванием части магнитопровода напряженностью

5 приложенного магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью расширения магнитных возможностей магнитопр овода путем увеличения диапазона изменений магнитной проницаемости и получения сме0 щения петли магнитного гистерезиса, к Основаниям тороидального магнитопровода прикладывают постоянные магниты так, чтобы угол между линией, соединяющей середины постоянных магнитов, и средней

5 линией магнитопровода составлял 20-89°,