Индуктор для импульсного намагничивания изделий из магнитотвердых материалов

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для формирования магнитных полей заданной конфигурации, обеспечивающих объемное распределение векторов индукции при сложных видах реверсивного намагничивания магнитотвердых изделий. Сущность изобретения: индуктор содержит пару идентичных контурных электродов, выполненных каждый из шин с высокой проводимостью в виде совокупности коаксиальных цилиндрических дуг, смежные концевые участки которых соединены между собой попарно односторонними перемычками, образуя возвратно-поступательную спираль с внешним и внутренним выводами, при этом односторонние перемычки у каждого из контурных электродов выполнены в форме П-образных вертикально ориентированных переходов, основания каждого из которых опираются сверху на внешние горизонтальные торцы концевых участков попарно соединяемых коаксиальных цилиндрических дуг, а противолежащие друг другу внутренние выводы обоих контурных электродов и идентичные друг другу внешние выводы обоих контурных электродов и идентичные друг другу внешние выводы обоих контурных электродов выполнены в виде Г-образных шин, расположенных над внешней торцевой плоскостью соответствующих контурных электродов и присоединенных основанием вертикальных ветвей Г-образных шин к горизонтальным торцам концевых секций коаксиальных цилиндрических дуг соответствующих контурных электродов индуктора. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к техническим средствам для формирования магнитных полей заданной конфигурации и объемного распределения направления вектора индуктора при намагничивании плоских изделий из магнитотвердых материалов.

Известен индуктор для импульсного намагничивания постоянных магнитов (авт. св. СССР N 1295460, кл. H01 F 13/00, 1987), содержащий две соосно расположенные секции намагничивающих шин, выполненные по дугам коаксиальных окружностей с образованием зазора между концами шин, смежные шины в каждой секции соединены последовательно перемычками, причем секции взаимно расположены так, что перемычки одной секции смещены относительно соответствующих перемычек другой секции на величину зазора между концами шин, при этом длина перемычек выбирается из условия 0,5πa≥f≥a, где a расстояние между смежными шинами.

Этот индуктор, являющийся прототипом предлагаемого устройства, наряду с ограниченными функционально-оперативными возможностями, исключающими осуществление двухстороннего подповерхностного кольцевого реверсивного намагничивания изделий, обладает также и тем существенным недостатком, что формируемые индуктором концентрически расположенные зоны реверсивного намагничивания изделия не только не образуют сплошных замкнутых кольцевых полос, но более того, являясь разорванными, характеризуются к тому же скачкообразной сменой полярности намагничивания именно в районе разрыва каждой из кольцевых зон.

Это обстоятельство исключает возможность использования индуктора-прототипа при необходимости получения непрерывающих кольцевых зон реверсивного намагничивания изделия.

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить принципиальные недостатки известных средств соответствующего назначения за счет исключения скачкообразной смены полярности намагничивания изделия в пределах каждой из концентрически расположенных зон реверсивного намагничивания, а также за счет обеспечения возможности оперативного изменения характера реверсивного кольцевого намагничивания изделий от сквозного профильного до одно- и двухстороннего подповерхностного концентрического реверсивного намагничивания изделий.

Этим обеспечивается получение очевидного положительного технического результата, состоящего в повышении качества реверсивного намагничивания кругосимметричных изделий за счет повышения равномерности намагничивания каждой из концентрически расположенных зон при расширенных возможностях оперативного изменения характера реверсивного намагничивания.

Отмеченный положительный эффект и технические преимущества разработанного индуктора достигаются тем, что в устройстве, содержащем пару контурных электродов, расположенных соосно в параллельных плоскостях с зазором между собой для размещения намагничиваемых изделий и выполненных из плоского проводника с высокой электропроводностью в виде группы коаксиальных цилиндрических дуг, смежные концевые участки которых соединены между собой попарно в перемещающемся порядке односторонними перемычками, образуя возвратно-поступательную спираль с внешним и внутренним выводами, в указанном устройстве односторонние перемычки расположены над наружной торцевой поверхностью группы коаксиальных цилиндрических дуг и выполнены из высокопроводящих ленточных П-образных вертикально ориентированных шин, основания каждой из которых опираются сверху на внешние горизонтальные торцы концевых участков попарно соединяемых коаксиальных цилиндрических дуг, при этом идентичные противолежащие друг другу внутренние выводы обоих контурных электродов и идентичные противолежащие друг другу внешние выводы обоих контурных электродов индуктора выполнены в виде Г-образных высокопроводящих ленточных шин, расположенных над внешней торцевой плоскостью коаксиально дуг соответствующих контурных электродов и присоединенных основанием вертикальных ветвей Г-образных шин к оконечным участкам внешних горизонтальных торцов концевых коаксиальных цилиндрических дуг соответствующих контурных электродов.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 схемы соединения внешних и внутренних выводов индуктора между собой и с внешним источником импульсного тока намагничивания при выполнении соответственно двухстороннего реверсивного подповерохностного намагничивания и сквозного реверсивного концентрического намагничивания магнитотвердых деталей; на фиг. 4 и 5 схемы расположения полюсов у кругосимметричных постоянных магнитов, которые реверсивно концентрически намагничены с помощью описываемого устройства при его подсоединении к источнику импульсного тока согласно фиг. 2 и 3 соответственно.

Предлагаемый индуктор (фиг. 1) содержит два соосно расположенных в параллельных плоскостях контурных электрода 1 и 2, имеющих идентичную конфигурацию.

Каждый из соосно расположенных контурных электродов 1 и 2 составлен совокупностью (группой) концентрически расположенных цилиндрических дуг 3, выполненных из посеребренной медной ленты. Смежные концевые участки, принадлежащие соседствующим коаксиально расположенным цилиндрическим дугам 3, попарно соединены между собой в перемежающемся порядке односторонними перемычками 4, которые расположены над наружной торцовой плоскостью, проходящей через внешние торцы (кромки) группы коаксиальных цилиндрических дуг 3 соответствующего контурного электрода 1 или 2.

Односторонние перемычки 4, попарно соединяющие между собой в перемежающемся порядке смежные концевые участки соседних коаксиальных цилиндрических дуг 3, выполнены из высокопроводящих ленточных шин в форме П-образных вертикально ориентированных переходов. Основания каждой из П-образных шин переходов 4 опираются сверху на внешние горизонтальные кромки концевых участков попарно соединяемых коаксиально цилиндрических дуг 3, образующих каждый из соосных контурных электродов 1, 2 индуктора, представляющих собой пару зигзагообразных возвратно-поступательных спиралей.

При этом идентичные, противолежащие друг другу, внешние выводы контурных электродов 1 и 2 выполнены в виде Г-образных высокопроводящих ленточных шин 5 и 6, которые расположены над внешней торцевой плоскостью коаксиально цилиндрических дуг 3 соответствующих контурных электродов 1 и 2. Г-образные шины 5 и 6 присоединены основанием своих вертикальных ветвей к оконечным участкам внешних горизонтальных торцов концевых секций коаксиальных цилиндрических дуг 3 соответствующих контурных электродов.

Идентичные противолежащие друг другу внутренние выводы обоих контурных электродов 1 и 2 выполнены также в форме высокопроводящих Г-образных шин 7 и 8, присоединенных основанием своих вертикальных ветвей к оконечным участкам горизонтальных торцов внутренних концевых секций коаксиальных цилиндрических дуг 3 верхнего и нижнего контурных электродов 1 и 2.

Две пары Г-образных шин 5, 6 и 7, 8 предназначены для подключения индуктора в различных схемных сочетаниях к выходным клеммам внешнего источника импульсного тока намагничивания.

В промежутках между противолежащими друг другу торцами обоих контурных электродов 1 и 2, образующими рабочий зазор индуктора, вводится подлежащий намагничиванию образец изделия 9.

Рассматриваемое устройство функционирует следующим образом.

После введения магнитотвердого изделия 9 в зазор между электродами 1 и 2 индуктора свободные концы его Г-образных шин 5, 6 и 7, 8 коммутируются между собой и с выходными клеммами внешнего источника тока намагничивания (не показан) в соответствии с требуемым характером реверсивного намагничивания изделия 9 и в соответствии с задаваемым порядком чередования полярностей концентрических зон намагничивания изделия.

Так, для реверсивного двухстороннего подповерхностного намагничивания изделия 9, при котором концентрические полосовые зоны чередующейся полярности намагничивания должны обеспечивать одноименность полюсов противолежащих друг другу участков поверхности изделия в пределах одной кольцевой зоны (фиг. 4), индуктор подключают свободными окончаниями его боковых Г-образных шин 5 и 6 к паре выходных клемм внешнего источника импульсного тока намагничивания (фиг. 2), в то время как свободные окончания внутренних Г-образных шин 7 и 8 индуктора соединяют друг с другом. При этом во время подачи на индуктор токового импульса направления прохождение этого импульса через контурные электроды 1 и 2 является взаимнопротивоположным, что обуславливает однонаправленность магнитных потоков, создаваемых идентичными (противолежащими друг другу) участками контурных электродов 1 и 2 в промежутке между ними, и четкое разделение указанных магнитных потоков (вследствие их взаимного отталкивания) после однонаправленного прохождения этих потоков в промежутках между противолежащими друг другу идентичными торцевыми участками контурных электродов 1 и 2.

Это определяет четко выраженный характер двухстороннего подпотверхностного реверсивного намагничивания изделия 9, у которого высокая равномерность намагничивания в каждой из реверсивных, концентрически расположенных зон чередующейся полярности намагничивания и четкое разграничение этих зон сочетаются с максимальной оперативностью процесса двухстороннего подповерхностного реверсивного намагничивания, при котором противолежащие друг другу элементы поверхности изделия в пределах каждой из концентрических зон намагничены одноименно.

При подключении одной из Г-образных шин 5 или 6 к одной из выходных клемм внешнего источника импульсного тока намагничивания и одновременном подключении к другой клемме этого источника соединенных друг с другом внутренних Г-образных шин 7 и 8 индуктора обеспечивается одностороннее реверсивное подповерхностное намагничивание образца 9 с концентрическим расположением разнополюсных зон с той стороны изделия, которая соседствует с задействованным контурным электродом 1 или 2.

В случаях, когда необходимо обеспечить сквозное по толщине, то есть профильное, нормальное к параллельным поверхностям реверсивное намагничивание изделия 9, при котором противолежащие друг другу элементы поверхностей в пределах каждой из концентрически дислоцированных зон намагничены взаимно противополярно (фиг. 5), к одной из выходных клемм внешнего источника тока намагничивания параллельно подключаются обе боковые Г-образные шины 5, 6 индуктора согласно схеме коммутации по фиг. 3, в то время как ко второй выходной клемме внешнего источника тока намагничивания параллельно присоединяются внутренние Г-образные шины индуктора 7, 8.

В процессе намагничивания по этой схеме импульс тока параллельно проходит через оба контурных электрода индуктора 1 и 2, протекая по всем идентичным, противолежащим друг другу участкам этих электродов в одинаковых направлениях.

Наряду со взаимной компенсацией магнитных полей, создаваемых электродами 1 и 2 в промежутках между противолежащими друг другу идентичными участками торцов этих электродов, одновременно происходит сложение магнитных потоков, исходящих от противолежащих друг другу идентичных частей контурных электродов 1, 2, в направлении, нормальном к плоскости намагничиваемого образца 9.

При этом совместное пронизывание суммарными магнитными потоками, излучаемыми контурными электродами 1 и 2, изделия 9 по всей его толщине при отсутствии результирующего магнитного потока в промежутках между противолежащими друг другу торцами электродов 1 и 2 определяет формирование индуктором четко разграниченных зон концентрического реверсивного намагничивания образца в соответствии с дислокацией полюсов, показанной, например, на фиг. 5.

В обоих рассмотренных режимах функционирования описываемого индуктора - как при подповерхностном (одно- или двухстороннем) намагничивании изделия, так и при сквозном реверсивном его намагничивании благодаря вынесенному положению односторонних П-образных перемычек 4 и Г-образных выводных шин 5 8 в пределах каждой из формируемых индуктором концентрически расположенных зон намагничивания изделия исключается образование участков со скачкообразной сменой полярности намагничивания что позволяет в конечном счете устранить принципиальные функциональные ограничения и недостатки индуктора прототипа путем повышения качества как подповерхностного, так и сквозного (профильного) реверсивного намагничивания изделий, когда равномерная интенсивность намагничивания изделия в пределах каждой из сплошных кольцевых зон сочетается с четко выраженными границами взаимного раздела разноименно намагниченных, концентрически расположенных зон реверсивного намагничивания изделия.

Для изменения порядка чередования полярностей намагничивания концентрических зон как в случаях одно- и двухстороннего подповерхностного реверсивного намагничивания изделий, так и в случае их сквозного (профильного) реверсивного намагничивания достаточно переполюсовать подключение Г-образных шин 5, 6, 7, 8 индуктора к выходным клеммам внешнего источника импульсного тока, принимая во внимание соответственно схемы коммутации, приведенные на фиг. 2 и 3.

Структурные особенности, отличающие описанный индуктор от его прототипа и состоящие в новой форме выполнения и ориентации односторонних перемычек, попарно соединяющих между собой перемежающемся порядке смежные концевые участки соседних коаксиальных цилиндрических дуг у каждого из пары контурных электродов индуктора, а также новая форма выполнения и ориентации внешнего и внутреннего выводов у каждого из пары контурных электродов позволили при использовании заявляемого индуктора исключить у намагничиваемых изделий тот отрицательный эффект, который создается при использовании индуктора - прототипа и который состоит в том, что в каждой из концентрически расположенных зон намагничивания изделия формирует участок, где полярность намагничивания скачкообразно изменяет свой знак (направление) на противоположный.

Устраняя указанный недостаток процесса реверсивного намагничивания, присущий устройству-прототипу, предлагаемый индуктор создает качественно новую возможность формирования непрерывающихся сплошных концентрических кольцевых зон реверсивного намагничивания при четком разграничении кольцевых зон и равномерном распределении интенсивности намагничивания внутри каждой из этих зон.

Формула изобретения

Индуктор для импульсного намагничивания изделий из магнитотвердых материалов, содержащий пару контурных электродов, расположенных соосно в параллельных плоскостях с зазором между собой для размещения намагничиваемых изделий и выполненных каждый из плоского проводника с высокой электропроводностью в виде группы коаксиальных цилиндрических дуг, смежные концевые участки которых соединены между собой попарно в перемежающемся порядке односторонними перемычками, образуя возвратно-поступательную спираль с внешними и внутренними выводами, отличающийся тем, что односторонние перемычки расположены над наружной торцевой поверхностью группы коаксиальных цилиндрических дуг и выполнены из высокопроводящих ленточных П-образных вертикально ориентированных шин, основания каждой из которых опираются сверху на внешние горизонтальные торцы концевых участков попарно соединяемых коаксиальных цилиндрических дуг, при этом идентичные противолежащие друг другу внутренние выводы обоих контурных электродов и идентичные противолежащие друг другу внешние выводы обоих контурных электродов индуктора выполнены в виде Г-образных высокопроводящих шин, расположенных над внешней торцевой плоскостью коаксиальных дуг соответствующих контурных электродов и присоединенных основанием вертикальных ветвей Г-образных шин к оконечным участкам внешних горизонтальных торцов концевых коаксиальных цилиндрических дуг соответствующих контурных электродов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5