Способ измерения магнитной индукции постоянных магнитов

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при измерении магнитной индукции на поверхности постоянных магнитов. Способ измерения магнитной индукции постоянных магнитов содержит этапы, на которых осуществляют измерение магнитного поля системы с помощью датчика магнитного поля, при этом магнитное поле постоянных магнитов измеряется в зазоре цилиндрической магнитной системы, имитирующей магнитную систему реальной вращательной магнитоэлектрической машины и состоящей из внутреннего магнитопровода с размещенными на нем постоянными магнитами и внешнего магнитопровода, зазор между двумя ферромагнитными магнитопроводами имеет величину, позволяющую ввести в него щуп тесламетра и провести измерение магнитной индукции, при этом величина и равномерность зазора обеспечивается немагнитными клиньями. Технический результат – возможность измерения магнитной индукции с использованием имитатора магнитной системы магнитоэлектрической машины и датчика магнитного поля без использования реальной магнитной системы магнитоэлектрической машины. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при измерении магнитной индукции на поверхности постоянных магнитов, предназначенных для возбуждения синхронной электрической машины, при входном контроле постоянных магнитов.

Известна полезная модель Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре (Патент на полезную модель РФ 138369 МПК G01R 33/00, авторы Захаренко А.Б., Мартынова С.А.), характеризующаяся тем, что оснастка состоит из двух ферромагнитных магнитопроводов и боковых ферромагнитных пластин, внутрь оснастки помещены не менее трех постоянных магнитов, зазор между двумя ферромагнитными магнитопроводами позволяет внести в него щуп тесламетра и провести измерение магнитной индукции в точках на поверхности центрального постоянного магнита.

Недостатком аналога является то, что он описывает конструкцию оснастки, но не способ измерения магнитной индукции. Кроме того, конструкция оснастки - плоская и методическая погрешность при измерении магнитной индукции постоянных магнитов для цилиндрической электрической машины - весьма существенна.

Прототипом предложенного изобретения, является Способ и устройство для определения дефектов изготовления, сборки и установки магнитных систем (Патент на изобретение РФ 2431859 МПК G01R 33/00, в части способа). Способ определения дефектов магнитной системы, содержит следующие шаги:

- измеряют магнитное поле системы около магнитной системы с помощью, по меньшей мере, одного датчика магнитного поля;

- формулируют, по меньшей мере, одно уравнение, связывающее измеренное магнитное поле с гипотетическим магнитным полем магнитной системы, имеющей один или более дефектов, выраженным в форме зависимости от одного или более параметров, описывающих указанные дефекты;

- решают сформулированные уравнения с получением параметров, описывающих дефекты.

Недостатком прототипа является то, что магнитное поле измеряют около магнитной системы, а не внутри нее. Поэтому снижается точность измерений.

При входном контроле постоянных магнитов 1 и 2, намагниченных как показано на фигуре 1 и предназначенных для возбуждения синхронной магнитоэлектрической машины, поперечное сечение которой показано на фигуре 2, необходимо провести измерение магнитной индукции на поверхности вышеупомянутых постоянных магнитов. Если, например, постоянный магнит 1 не расположен внутри магнитной системы магнитоэлектрической машины, то характер и величина распределения его магнитного поля, силовые линии которого показаны на фигуре 3, существенно отличается от его магнитного поля внутри магнитной системы магнитоэлектрической машины. Поэтому распределение магнитной индукции В 3, магнита 1, расположенного вне магнитной системы, показанное на фигуре 4, существенно отличается от распределения магнитной индукции В 4, которое было бы при размещении магнита 1 внутри магнитной системы магнитоэлектрической машины.

Наилучшим способом измерения реального распределения магнитной индукции постоянного магнита является размещение его в магнитной системе магнитоэлектрической машины. Однако, сделать это часто невозможно по ряду причин:

1) Малая величина зазора между статором и ротором магнитоэлектрической машины часто не позволяет ввести в него щуп тесламетра.

2) На этапе входного контроля постоянных магнитов магнитная система магнитоэлектрической машины еще не укомплектована в связи с отсутствием необходимых компонентов.

3) Размещение (и последующее снятие не прошедших входной контроль) постоянных магнитов на роторе магнитоэлектрической машины связано с необходимостью переборки подшипниковых узлов. Эта переборка может отрицательно сказаться на сроке службы подшипников.

Технической задачей, решаемой предложенным изобретением, является создание способа измерения магнитной индукции постоянных магнитов с использованием имитатора магнитной системы магнитоэлектрической машины и датчика магнитного поля без использования магнитной системы магнитоэлектрической машины, при котором измеренная зависимость магнитной индукции В от линейной координаты была бы близкой к реальной, имеющей место в магнитоэлектрической машине, т.е. к зависимости 4, показанной на фигуре 4. Это необходимо, в частности, для проведения входного контроля постоянных магнитов.

Решение технической задачи (см. фигуру 5) обеспечено тем, что измерение магнитной индукции постоянных магнитов осуществляется на имитаторе магнитной системы магнитоэлектрической машины при помощи, по меньшей мере, одного датчика магнитного поля - щупа тесламетра 5, при этом магнитное поле постоянных магнитов 1 и 2 измеряется в зазоре цилиндрической магнитной системы, имитирующей магнитную систему реальной вращательной магнитоэлектрической машины, и состоящей из внутреннего магнитопровода 6 с размещенными на нем постоянными магнитами 1, 2 и внешнего магнитопровода 7, зазор между двумя ферромагнитными магнитопроводами 6 и 7 имеет величину, позволяющую ввести в него щуп тесламетра 5 и провести измерение магнитной индукции на поверхности постоянных магнитов. Поскольку на внутренний и внешний магнитопроводы действуют радиальные магнитные силы, величина и равномерность зазора обеспечивается немагнитными клиньями 8, расположенными в воздушном зазоре под углом 120 градусов друг к другу.

Техническая задача решается, согласно изобретению, совокупностью существенных признаков, представленных в п. 1 формулы изобретения.

Объектом изобретения являются способ измерения магнитной индукции постоянных магнитов.

Техническим результатом предложенного изобретения является обеспечение возможности измерения магнитной индукции с использованием имитатора магнитной системы магнитоэлектрической машины и датчика магнитного поля без использования реальной магнитной системы магнитоэлектрической машины.

Наиболее сильно на зависимость влияет величина воздушного зазора. Поскольку величина зазора имитатора магнитной системы магнитоэлектрической машины и самой магнитоэлектрической машины различна (в имитаторе величина зазора больше), масштаб зависимостей 4 (фиг. 4) в имитаторе магнитной системы и в реальной магнитной системе магнитоэлектрической машины (согласно фиг. 2) - различен, характер зависимостей - одинаков. Зависимость величины индукции от величины воздушного зазора обратно пропорциональна и определяется формулой:

где δ_реал, B_реал - величины воздушного зазора и магнитной индукции в зазоре в магнитной системе реальной магнитоэлектрической машины (фиг. 2), δ_{имитатор}, В_{имитатор} - величины воздушного зазора и магнитной индукции в зазоре в имитаторе магнитной системы (фиг. 5) магнитоэлектрической машины.

Формула (1) определяет связь измеренного в имитаторе магнитной системы значения магнитной индукции и значения зазоре в реальной магнитоэлектрической машины.

Для более точного повторения реальной магнитной системы магнитоэлектрической машины магнитной системой имитатора в качестве внешнего ферромагнитного магнитопровода может использоваться сердечник из массива конструкционной стали, либо навитый из электротехнической стали. В качестве внутреннего ферромагнитного магнитопровода может использоваться сердечник из массива конструкционной стали, либо навитый из электротехнической стали. Направление навивки в обоих случаях - вдоль оси магнитной системы.

1. Способ измерения магнитной индукции постоянных магнитов, заключающийся в измерении магнитного поля системы с помощью по меньшей мере одного датчика магнитного поля, отличающийся тем, что магнитное поле постоянных магнитов измеряется в зазоре цилиндрической магнитной системы, имитирующей магнитную систему реальной вращательной магнитоэлектрической машины и состоящей из внутреннего магнитопровода с размещенными на нем постоянными магнитами и внешнего магнитопровода, зазор между двумя ферромагнитными магнитопроводами имеет величину, позволяющую ввести в него щуп тесламетра и провести измерение магнитной индукции, при этом величина и равномерность зазора обеспечивается немагнитными клиньями.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что щуп тесламетра позволяет провести измерение магнитной индукции в точках на поверхности постоянных магнитов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угол между немагнитными клиньями, расположенными в зазоре, равен 120 градусам.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что связь измеренного в имитаторе магнитной системы значения магнитной индукции и значения в зазоре реальной магнитоэлектрической машины определяется формулой

где δ_реал, B_реал - величины воздушного зазора и магнитной индукции в зазоре в магнитной системе реальной магнитоэлектрической машины, δ_{имитатор}, В _{имитатор} - величины воздушного зазора и магнитной индукции в зазоре в имитаторе магнитной системы магнитоэлектрической машины.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве внешнего магнитопровода используется сердечник из массива конструкционной стали.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве внешнего магнитопровода используется сердечник, навитый из электротехнической стали.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве внутреннего магнитопровода используется сердечник из массива конструкционной стали.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве внутреннего магнитопровода используется сердечник, навитый из электротехнической стали.