Магнитная система Советский патент 1978 года по МПК H01J23/08 

(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области создания магнитных систем на основе редкоземельных магнитов с уменьшенным температурным коэффициентом индукции (ТКИ), которые могут быть использованы в приборах СВЧ.

Известно, что все магнитотвердые материалы изменяют свои магнитные свойства от температуры, а приборы СВЧ, например фокусирующие системы ЛБЕ, клистроны и т. п., требуют стабилизации магнитных параметров в диапазоне температур в рабочем объеме приборов, и, как следствие, нулевого температурного коэффициента намагниченности (индукции) ТКИ. Для этого, если сам материал магнитов не обладает таким свойством, вводят в конструкцию магнитных систем термокомпенсаторы из термомагнитного материала, тем самым добиваются заданного закона изменения магнитной индукции от температур;.г в рабочем объеме 1.

Известно также, что ТКИ редкоземельных магнитов, например SmCos приблизительно равен 0,04-0,05 %/° С в интервале температур от -60 до -f 200°С, т. е. индукция в рабочем объеме может меняться от температуры в очень широких пределах (до ±20%).

Известен также и другой метод снижения ТКИ редкоземельных магнитов - путем введения гадолиния (Gd) и других тяжелых редкоземельных элементов. Таким образом, удается получить ТКИ, близкий к нулю, но в этом случае значительно снижается величина намагниченности (на 30%), т. е. до 5-6 кГс, что значительно ниже величин для SmCos.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является магнитная система, содержащая по крайне мере один постоянный магнит из сплава кобальта с самарием, в которую введен термошунт из термомагиитного материала или элемент из биметалла, механически компенсирующие температурные изменения намагниченности элементов магнитной системы 2.

Недостатком этих конструкций является уменьшение магнитной индукции в рабочем объеме системы, сложный и трудоемкий расчет и подбор термомагнитного материала шунта, технология его изготовления.

Целью изобретения является уменьшение ТКИ SmCos-MarHHTOB при сохранении высокой остаточной индукции за счет создания напряжений сжатия, перпендикулярных оси магнитной текстуры, упругим сжимающим элементом, охватывающим боковую поверхность магнита. Указанная цель достигается тем, что каждый магнит имеет упругий сжимающий элемент охватываЮЩий его по боковой поверхности так, что создается сжатие, перпендикулярно оси его магнитной текстуры, при этом сжимающий элемент выполнен из материала с большим температурным коэффициентом линейного расширения, чем у магнита. Как известно, ЗтСоз характеризуется большой константой магннтострикции {-700- 10), что в десятки раз больше, чем у других известных магнитных материалов. При этом при напряжениях сжати.ч, перпендикулярных оси магнитной текстуры, порядка 1 -1,5 т1см уменьшение намагниченности должно быть 2-4%, что и подтверждается экспериментально. В то же время было эксцерпментально обнаружено, что при изменении температуры абсолютное изменение намагниченности и индукции в нагрул енном состоянии становится значительно меньше и ТКИ, определяемый по формуле ТКИ - .-- о/ где ABd - изменение индукции в рабочей точке магнита в магнитной системе при изменении тем пературы на ДГ, в зависимости от степени сжатия может значительно уменьшаться. Для создания необходимой магнитной системы образцы из SmCos нагружали посредством термического сжатия упругим сжимающим элементом (кольцом), например, изготовляемым из сплава дюралюминия Д16Т, внутренний диаметр которого на 0,04-0,07 мм меньше диаметра магнита из SmCor,, кольцо из Д16Т нагревают до Т°н 180-250° С и в нагретом состоянии одевают на магниты из SmCOo. При температурах Г„ происходит обжатие магнитов, которое тем сильнее, чем ниже температура / (коэффициент линейного расширения Д16Т примерно в 4 раза выше коэффициента линейного расширения SmCos). Таким образом, изобретение позволяет создавать магнитную систему на основе редкоземельных магнитов с уменьшенной величиной ТКИ без существенного уменьшения остаточной намагниченности и полей в рабочих объемах, что положительно сказывается на условиях эксплуатации системы в СВЧ-прИборах. Кроме того, уменьшаются габариты системы и упрощается ее сборка и настройка. Формула изобретения Магнитная система, содержащая по крайней мере один постоянный магнит из оплава кобальта с самарием, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения температурного коэффициента индукции при сохранении высокой остаточной индукции, каждый магнит имеет упругий сжимающий элемент, охватывающий его по боковой поверхности так, что создается сжатие, перпендикулярно оси его магнитной текстуры, при этом сжимающий элемент выполнен из материала с большим температуриым коэффициентом линейного расширения, чем у магнита. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Мельников Ю. А. Постоянные магниты электровакуумных СВЧ-приборов, «Советское радио. 1967, с. 58-60. 2.Патент США № 3901741, кл. 14831.57, опублик. 1975.