Устройство для намагничивания и размагни-чиВАНия элЕМЕНТОВ МАгНиТНыХ СиСТЕМ иМпульСНыММАгНиТНыМ пОлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H01F13/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в установках магнитной импульсной обработки ферромагнитных материалов, в частности в установках для магнитной обработки инструмента из быстрорежущей стали, с целью повьшен его износостойкости. Известно устройство для намагни вания и размагничивания элементов магнитных систем импульсами магнитного поля. Оно содержит источник напряжения, емкостной накопитель, управляемые вентили в зарядной и ра рядной цепях, катушку индуктивности схему управления вентилями, включаю щую в себя систему импульсно-фазового управления, генератор импульсо распределитель,элемент задержки, за рядный элемент, включенный между источником напряжения и емкостным накопителем j Однако это устройство не обеспечиплет требуемого качества магнитно обработки из-за невозможности управлять величиной остаточной намагниченности детали в цикле размагничивания и создавать знакопеременное затухающее магнитное поле р11змагничивания. Катушка индуктивности в указанном устройстве coviTOHT из двух обмоток намагничивания и размагничивания , что увеличивает ее габариты и вес, усложняет схему. Цель изобретения - управление величиной остаточной намагниченности, снижение веса и габаритов катушки индуктивности. Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок автоматики, электрические ключи, логические элементы ИЛИ, формирователь импульсов и переключатель режимов, причем зарядный элемент подключен к источнику напряжения через управляемые вентили, включенные встречно и параллельно, управляющие электроды которых подключены к выходу 8 системы импульсно-фазового управления, синхронизированной от источника напряжения, ко входам которой подключены блок автоматики и электронные ключи, управляющие входы которых соединены с выходами логических элементов ИЛИ, имеющих один общи вход, подключенный через элемент задержки к выходу генератора импульсов, и два раздельных входа, соединенных с выходами распределителя, подключенного одним управляющим входом к выходу генератора, а другим через переключатель режимов - к блоку автоматики, причем управляемые вентили разрядной цепи включены встречно и парллельно, а их управляю щие электроды подключены к выходу формирователя импульсов, подключенного к выходу элемента задержки. На фиг.1 приведена структурная сх ма устройства; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства в циклах намагничивания и размагничивания. Схема содержит обрабатываемую деталь 1, катушку 2 индуктивности, систему 3 импульсно-фазового управления, управляемые вентили 4 и-5 в цепи заряда, источник 6 напряжения электронные ключи 7 и 8, распределитель 9, генератор 10 импульсов, логические элементы ИЛИ 11 и 12, элемент 13 задержки, управляемые вентили 14 и 15 в цепи разряда,емкостной накопитель, 16, формирователь 17 импульсов, зарядньй элемент 18, лавинные вентили 19 и 20, блок 21 автоматики, переключатель 22 реж мов. Устройство работает следующим об разомо Обрабатываемая деталь 1 помещает в катушку 2 индуктивности. Система 3 импульсно-фазового управления об печивает включение вентиля 4 в поло жительные полупериоды напряжения ис точника 6, в качестве, которого используется повьшающий трансформатор питаеьай от промьшленной сети 50 Гц а вентиля 5 - в отрицательные полуп риоды, для чего в схеме системы 3 п дусмотрена фазовая синхронизация от источника напряженияо Управляемые вентили 4 и 5 переключаются поочере но через несколько периодов напряже ния источника 6, формируя серии раз нополярньк импульсов. Смена серии импульсов одной полярности на другу происходит в результате переключени 4 ключей 7 и 8, состояние которых определяется состоянием распределителя 9. импульсов,работающе го как двухразрядньш счетчик импульсов, запускаемый от генератора 10. Так, логическая единица на выходе распределителя 9 и, соответственно на входе элемента ИЛИ 1 1 До.ет логическую единицу на входе ключа 7, который реализует функцию Запрет в схеме системы 3 для положительных полупериодов источника 6, При -этом на управляющем электроде вентиля 4 отсутствуют отпирающие импульсы. Аналогично, при наличии логической единицы на входе элемента 12 открыт ключ 8, сняты импульсы с выхода системы 3 в отрицательные полупериоды источника 6, вентиль 5 закрыт. Логические элементы ИЛИ 11 и 12 предназначены для сложения входных сигналов функции Запрет для чего в элементах 11 и 12 предусмотрены по два суммирующих входа, один из которых является общим. Общий вход элементов 11 и 12 подключен к выходу элемента 13 задержки. Элемент 1 3 задержки выполнен по схеме одновибратора и срабатывает при каждом последующем импульсе генератора 10 на время, равное четверти периода напряжения источника 6. В течение указанного времени на оба элемента И и 12 по общему входу поступает сигнал логической единиц.ы, который блокирует на данное время выходные импульсы системы 3 импульсно-фазового управления. Задержка позволяетисключить одновременное срабать/вание зарядных вентилей 4 и 5, включаег пс в течение соответствующих периодов напряжения источника 6 с минимальным фазовым углом в каждом полупериоде . . , где Те- период (20 мс) . суммарная длительность разрядного импульса тока в катушке 2 и времени коммутации вентилей 14 и 15 ( 40 мкс). Разрядные вентили 14 и 15 осуществляют коммутацию емкостного накопителя 16 на катушку 2 индуктивности. При положительном потенциале на обкладке емкостного накопителя 16, соединенной с анодом и катодом вентилей 14 и 15, включается вентиль 15, при отрицательном - вентиль 14. Отпирающие импульсы поступают с формирователя 17 импульсов одновременно на электроды обоих вентилей 14 и 15.

Формирователь 17 импульсов запускается задним фронтом импульса напряжения, снимаемого с выхода элемента 13. Зарядный элемент 18 обеспечивает токоограничение в процессе заряда накопителя 16,Лавинные вентили 19 и 20 осуществляют защиту управляемых вентилей14 и 15 от перенапряжений, возникающих при коммутации вентилей 14 и 15 в цепи катушк 2 индуктивности и.накопителя 16, . Когда устройство осуществляет цикл намагничивания, блок 21 автоматики вырабатывает стабильный по. напряжению сигнал постоянного тока, который поступает на управляющий вход системы 3 импульсно-фазового управления. Сигнал постоянного тока воздействует на фазосдвигающее устройство, входящее в схему системы 3 импульсно-фаз вого управления, и определяет фазов сдвиг импульсов на выходе системы 3 в пределах от Т/4 Я° Т/2, Каждому значению фазы импульсного сигнала и, следовательно, моменту включения вентиля 4 иди 5 в течени полупериода (т/2Хисточника соответствует определенная амплитуда напряжения и величина потенциала, до которого заряжается емкостной на копитель 16 в течение нескольких зарядных циклов. Заряд емкостного накопителя за несколько циклов rioзволяет снизить потребляемую из сет мощность. Технологические особеннос ти магнитной обработки позволяют иметь низкую частоту следования импульсов намагничив.ания порядка 5 Гц поэтому однократный заряд емкостного накопителя может б.ыть осуществлен за время не менее десяти периодов напряжения промышле нрй сети, а это снижает мгновенную мощность потребле ния примерно в 5 раз, Переключатель 22 режимов предназначен для выбора режимов намагничивания или размагничивания. Замкнутое состояние контактов переключателя 22 соответствует циклу намагничивания, разомкнутое - размагничивания, В цикле намагничивания блок 21 автоматики вырабатывает запирающий сигнал, который переводит распределитель 9 в устойчивое состояние в одном из разрядов, соответствующем закрытому ключу 7 и открытому ключу 8, В этом случае система 3 вырабатывает импульсы управления, воздействующие на управляемый вентиль, -4,

емкостной накопитель 16 заряжается до заданного значения амплитуды импульсами тока одной полярности, и его разряд через вентиль 15 на катушку 2 индуктивности также дает однополярные импульсы тока в обмотке катушки 2,

В цикле размагничивания- контакты переключателя 22 размыкают и снимают

0 запирающий сигнал со входа распределителя 9, последний начинает работать в режиме двухразрядного кольцевого счетчика импульсов. При этом система 3 вырабатывает импульсы управления,

поочередно воздействующие на оба вентиля (4 и 5) . Накопитель 16 поочередно заряжается импульсами тока разной полярности, и устройство формирует разнополярные импульсы тока в катушке 2 индуктивности. Блок 21 автоматики вырабатывает плавно нарастающий по амплитуде сигнал постоянного тока, который вы- . зывает сдвиг фазы импульсов, снимаемых с выхода системы 3 импульснофазового управления. Управляемые вентили 4 и 5 подключают источник 6 напряжения к зарядной цепи емкостного накопителя 16 в моменты спада амплитуды переменного напряжения в интервале от Т/4 +РИМП Д Т/2, Амплитуда напряжения, до которой заряжается емкостной накопитель 16, также плавно уменьшается. Причем, скорость нарастания указанного сигнала постоянного тока определяет количество раз- нополярных импульсов в цикле размагничивания и устанавливается экспериментально с помощью формирукмцей цепи в блоке 21 автоматики, В качестве такой цепи может быть использована интегрирующая RC-цепочка,подключаемая в начале цикла размагничивания контактами реле времени блока 21 автоматики к источнику опорного напр шения. Реле времени имеет регулируемую уставку по времени срабатывания и в заданный , момент отключает формирующую цепочку от источника опорного напряжения и подключает ее к источни1 у постоянного напряжения, имеющего более высокийпотенциал, а так как выход формирующей цепочки одновременно является выходом блока автоматики, подключённым к управляющему входу системы 3, то при этом происходит скачок фазы. мпульсов, снимаемых с выхода сие- емь 3 импульсно-фазового управления о значения У Т/2, Напряжение ряда емкостного накопителя 16 убывае до нуля, и процесс размагничивания заканчивается. Деталь 1 приобретает остаточную намагниченность установленного уровня, которьш зависит от величины уставки указанного реле времени. Уставка выбирается из услов технологичности магнитно обработанно го инструмента в строгой зависимости от свойств материала, подвергающегося механической обработке. Это повышает стойкость обработанного магнитным полем инструмента. Намагничивание детали 1 производится серией однополярных импульсов магнитного поля с постоянной величиной напряженности в течение цикла намагничивания от t о до t (фиг,2). Интервал t - to S; 60 с, В течение времени от t до tj осуществляётся размагничивание детали 1 до практически нулевого уровня остаточной намагниченности. Интервал t« - t ib 3 с. Момент tj выбирается в интервале t - t, и определяет уровень остаточной намагниченности детали 1, Качество размагничива шя достигается тем, что устройство обес печивает в цикле размагничивания формирование разнополярных импульсов магнитного поля, плавно убывающих по амплитуде, причем форма, длительность и распределение в пространстве остаются таким же, как и при намагни чивании детали, Для намлгничивания детали и после дующего ее размагничивания в устройстве используется одна катушка индук тивности, что упрощает ее конструкци уменьшает габариты и вес, Формула изобретения Устройство для намагничивания и размагничивания элементов магнитных систем импульсным магнитным полем. содерзкащее источник напряжения, емкостной накопитель, управляемые вентили в его зарядной и разрядной цепях, катушку индуктивности, схему управления вентилями, включающую в себя .систему импульсно-фазового управле- . ния, генератор импульсов, распределиteль, элемент задержки, зарядный элемент, включенный между источником, напряжения и емкостным накопителем, отличающееся тем, что, с целью управления величиной остаточной намагниченности, снижения веса и габаритов катушки индуктивности, оно дополнительно снабжено блоком автоматики, электронными ключами, логическими элементами ИЛИ, формирователем импульсов и переключателем режимов, причем зарядный элемент подключен к источнику напряжения через управляемые вентили, включенные встречно и параллельно,управляющие электроды которых подключены к выходу системы импульсно-фазового управления, синхронизированной от источника напряжения, ко входам которой подключены блок автоматики и электронные ключи, управляюш 1е входы которых соединены с выходами логических элементов ИЛИ, имеющих один общий вход, подключенный через элемент задержки к выходу генератора импульсов, и два раздельных входа, соединенных с выходами распредели- . теля, подключенного одним управляющим входом к выходу генератора, а другим через переключатель режимов к блоку автоматики,причем управляемые вентили разрядной цепи включены. встречно и параллельно,а их управляющие электроды подключены к выходу формирователя импульсовi подключенного к выходу элемента задержки. Источники информации,, принятые во внимание при э спертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 423182, кл, Н 01 F 13/00, 1974,