ES2839499T3 - Generador de campo magnético - Google Patents

Abstract

Generador de un campo magnético orientable que comprende un circuito magnético que incluye un primer extremo polar (37; 90) de eje vertical (Z) dispuesto encima de un plano horizontal (29; 100), correspondiendo el plano horizontal (29; 100) a un plano perpendicular al eje vertical (Z) del primer extremo polar (37; 90); y al menos un par de dos segundos extremos polares (28A a 28D; 102; 102') dispuestos simétricamente en dicho plano horizontal con respecto a al menos un plano que contiene el eje vertical (Z), comprendiendo el generador además bobinas (50A a 50D, 52A, 52B; 82) dispuestas de tal manera que cada porción de circuito magnético que conecta dos de los al menos tres extremos polares pasa por el interior de al menos una bobina, estando estas bobinas adaptadas para conectarse a circuitos configurados para conducir corrientes de intensidades regulables y de sentidos escogidos.

Description

DESCRIPCIÓN

Generador de campo magnético

[0001] La presente solicitud de patente reivindica la prioridad de la solicitud de patente francesa FR16/50184 que se considerará parte integrante de la presente descripción.

Campo

[0002] La presente solicitud se refiere al campo de los generadores de campo magnético, y más en particular a un dispositivo que genera un campo magnético regulable en intensidad y en dirección.

Descripción de la técnica anterior

[0003] La figura 1 representa un ejemplo de punto de memoria magnético 1 cuyas características se desea verificar.

[0004] El punto de memoria 1 está formado sobre una placa de silicio 3. La placa de silicio 3 está fijada en un dispositivo de posicionamiento en X, Y y Z, no representado, de un equipo de prueba. Este dispositivo permite colocar la placa con una precisión del orden del micrómetro. El punto de memoria comprende porciones 5 de capas conductoras y magnéticas situadas entre dos porciones de capas metálicas 7. Las porciones de capas metálicas se prolongan mediante contactos 9 situados en un mismo plano horizontal a una y otra parte del punto de memoria. Sin embargo, puede existir una diferencia de algunos micrómetros entre los niveles de los contactos.

[0005] Para probar el punto de memoria, se colocan puntas de prueba 11 en los contactos 9, siendo la distancia D1 entre las puntas de prueba 11 del orden de un centenar de micrómetros. Se aplica un campo magnético de intensidad y de dirección regulables en el al punto de memoria. Las variaciones de resistencia eléctrica entre las puntas de prueba en función de la intensidad y de la dirección del campo magnético permiten caracterizar el punto de memoria 1.

[0006] Se observa que, para colocar las puntas de prueba 11 y crear el campo magnético, se dispone solo del espacio situado encima de la placa de silicio, de manera que el uso del espacio situado debajo de la placa se reserva al dispositivo de posicionamiento.

[0007] Por tanto, se desea disponer de un generador de campo magnético que permita producir un campo magnético de intensidad y de dirección regulables, de manera que este generador permanezca situado totalmente por encima de la superficie de la placa que contiene el punto de memoria.

[0008] Más en general, se busca sumir en un campo magnético orientable componentes dispuestos en una placa de los que se dispone solo de un lado para generar el campo magnético.

[0009] Los documentos EP 2835688 A1, WO 2015/135513 A1 y DE 102008020445 A1 describen cada uno un generador de un campo magnético que comprende un circuito magnético que incluye dos extremos polares dispuestos simétricamente en un plano horizontal y bobinas dispuestas alrededor del circuito magnético y que permiten generar un campo magnético solo en una dirección.

[0010] Asimismo, el documento JP H08-264604 A describe un generador de un campo magnético que comprende un circuito magnético que incluye un extremo polar de eje vertical que pasa a través de una bobina y que permite generar un campo magnético solo en una dirección.

[0011] Los dispositivos conocidos de generación en un semiespacio de un campo magnético no permiten regular cada componente vertical u horizontal del campo magnético independientemente de los otros componentes y plantean diversos problemas de implementación.

[0012] Por tanto se desea disponer de un generador de campo magnético que permite producir en un semiespacio un campo magnético en el que tanto la componente vertical como la horizontal pueden regularse independientemente.

Resumen

[0013] Así, una realización prevé un generador según la reivindicación 1.

[0014] Según diferentes realizaciones, el generador comprende una o varias de las características opcionales de las reivindicaciones 2 a 10.

Breve descripción de los dibujos

[0015] Estas características y ventajas, así como otras, se expondrán en detalle en la descripción siguiente de realizaciones particulares realizada de modo no limitativo en relación con las figuras adjuntas entre las que

La figura 1 representa un ejemplo de punto de memoria magnético;

la figura 2A es una vista en perspectiva de una realización de un circuito magnético; la figura 2B es una vista desde abajo de una parte del circuito magnético representado en la figura 2A; la figura 2C es una vista lateral de una parte de un circuito magnético colocado encima de una placa para probar;

la figura 3 es una ilustración simplificada del circuito magnético representado en la figura 2A y de bobinas recorridas por corrientes;

la figura 4A es una vista en perspectiva de una realización simplificada de un generador de campo magnético; la figura 4B es una vista desde abajo de una parte del generador de la figura 4A; y

la figura 5 es una vista desde abajo parcial de una variante de circuito magnético.

Descripción detallada

[0016] Los mismos elementos se han designado por referencias iguales en las diferentes figuras y, además, las diversas figuras no están hechas a escala. Para mayor claridad se han representado y se detallan solo los elementos útiles para la comprensión de las realizaciones descritas. En particular, no se representan los circuitos de alimentación de las bobinas.

[0017] En la descripción que se ofrece a continuación, salvo que se indique lo contrario, cuando se hace referencia a calificativos de posición absoluta, como los términos "izquierda", "derecha", etc., o relativa, como los términos "encima", "debajo", "superior", "inferior", etc., o a calificativos de orientación, como los términos "horizontal", "vertical", etc., se alude a la orientación del elemento en cuestión en la figura de que se trate. Salvo que se indique lo contrario, la expresión "del orden de" significa, si se trata de una orientación, de 10 grados aproximadamente, preferentemente a 5 grados aproximadamente.

[0018] La figura 2A es una vista en perspectiva de una realización de un circuito magnético 20 de un generador de campo magnético. El generador comprende bobinas, no representadas en la figura 2A, dispuestas alrededor de determinadas partes del circuito magnético. La figura 2B es una vista desde abajo, a una escala diferente, de una parte, del circuito magnético 20 cercana al eje vertical Z del generador. La figura 2 es una vista lateral, a una escala diferente, de una parte, del circuito magnético 20 colocado encima de una placa que contiene un punto de memoria magnético para probar.

[0019] El circuito magnético está hecho de un material ferromagnético dulce, por ejemplo, hierro dulce. El circuito magnético 20 comprende un marco cuadrado 22 de eje Z. Una barra vertical cilíndrica 24 se extiende hacia abajo a partir de cada una de las esquinas del marco 22. Cada barra 24 se prolonga hacia el eje Z por un brazo radial 26. Cada brazo radial 26 se prolonga por un extremo polar respectiva 28A a 28D en forma de punta dirigida hacia el eje Z. Los extremos polares 28A A 28D tienen caras inferiores situadas en un mismo plano horizontal 29 (visible en la figura 20). A modo de ejemplo, el marco 22 se inscribe en un círculo cuyo diámetro está comprendido entre 100 y 200 mm. La dimensión según el eje Z, o altura, del conjunto del circuito está comprendida entre 100 y 200 mm. Cada barra 24 puede tener un diámetro comprendido entre 8 y 20 mm.

[0020] Unas barras 30 se extienden verticalmente hacia abajo a partir de medios de dos lados opuestos del marco 22. Los extremos de las barras 30 están unidos por una varilla horizontal 32. Un bloque de unión 34 centrado en el eje Z está situado en el medio de la varilla 32. El bloque de unión 34 se prolonga hacia abajo por medio de un brazo cilíndrico vertical 36. El brazo cilíndrico 36 tiene un extremo polar 37 en forma de cono truncado de eje Z. El cono termina en una cara horizontal circular 38 situada a una altura H encima del plano horizontal 29.

[0021] En vista desde abajo, como ilustra la figura 2B, los extremos polares 28A a 28D delimitan un espacio en forma de cruz 39 cuyo centro está ocupado por el extremo polar 37. La cruz está dispuesta según ejes horizontales ortogonales orientados en X y en Y, siendo el eje Y paralelo a la dirección de la varilla 32. Así, los extremos polares 28A a 28D están dispuestos simétricamente con respecto a dos planos verticales ortogonales que pasan por el eje Z. Los extremos polares 28A a 28D pueden tener caras verticales respectivas 40A a 40D paralelas al eje Y. Los extremos polares 28A a 28D pueden tener caras verticales respectivas 42A a 42D paralelas al eje X. A modo de ejemplo, las distancias D2 que separan las caras verticales de extremos polares 28A a 28D adyacentes son iguales y están comprendidas entre 5 y 15 mm.

[0022] La figura 2 es una vista lateral en sección transversal que ilustra una parte inferior del generador de campo magnético frente a una placa 44 que comprende un punto de memoria magnético 46 provisto de contactos 48. La placa está fijada a un dispositivo de posicionamiento no representado. El generador de campo magnético se dispone de tal manera que el plano horizontal 29 del circuito magnético esté situado encima de la cara superior de la placa 44, estando dispuesto el punto de memoria bajo la cara 38 del extremo polar 37. La estructura del generador es tal que existe un espacio disponible para colocar puntas de prueba 49 en los contactos 48. A modo de ejemplo, la altura entre el plano horizontal 29 y la cara superior de la placa está comprendida entre 0,5 y 5 mm.

[0023] La figura 3 es una ilustración simplificada del circuito magnético 20 representado en la figura 2A y de bobinas recorridas por corrientes según un ejemplo de configuración de corrientes. Cada elemento del circuito magnético 20 se representa en la forma de un cilindro alargado según la dirección de propagación de un flujo de inducción magnética conducido por el elemento. A modo de ejemplo, las bobinas reales tienen diámetros exteriores comprendidos entre 50 y 70 mm. Cada bobina puede formarse mediante el bobinado de un hilo conductor de cobre, de manera que el número de vueltas de hilo conductor depende del diámetro del hilo. Cada bobina puede comprender varios centenares de vueltas de hilo conductor, por ejemplo entre 200 y 3.000 vueltas.

[0024] Alrededor de cada barra 24 asociada a uno de los extremos 28A a 28D, se encuentra una bobina respectiva 50A a 50D. Las bobinas 52A y 52B se disponen alrededor de las partes de la varilla 32 situadas a una y otra parte de la unión con el brazo 36. Las bobinas 50A a 50D, 52A y 52B pueden ser idénticas.

[0025] Las bobinas están conectadas a circuitos de alimentación no representados. Estos circuitos permiten hacer circular una corriente de sentido e intensidad elegidos en cada bobina.

[0026] En el ejemplo de configuración de corrientes ilustrada en la figura 3, corrientes de intensidad y de sentido idénticos circulan en las bobinas 50A a 50D de forma que producen en las barras 24 flujo de inducción magnética 54A a 54D orientados hacia abajo. Las corrientes de intensidad y sentido opuestos circulan en las bobinas 52A y 52B. Las corrientes en las bobinas 52a y 52B producen flujos de inducción magnética respectivos 56A y 56B que se alejan del eje Z, de lo cual se produce un flujo dirigido hacia arriba en el brazo vertical 36.

[0027] Como se ha indicado anteriormente, los extremos polares 28A a 28D son simétricos con respecto a dos planos verticales ortogonales que pasan por el eje Z. Debido a ello, en el eje Z vertical, los componentes del campo según el eje X y según el eje Y se anulan. Así, el campo magnético BZ creado bajo el extremo polar 37 alrededor del punto de memoria magnético de la figura 20 se dirige según el eje vertical Z y está orientado hacia arriba. La forma cónica del extremo polar 37 permite concentrar en el cono la inducción magnética que se propaga por el brazo. Los autores de la invención han demostrado mediante simulaciones que existe un valor óptimo de la altura H que separa el plano 29 de la cara 38 y permite obtener un campo magnético casi uniforme de intensidad máxima bajo el extremo polar 37, correspondiente por ejemplo a una inducción magnética superior a 0,5 T. A modo de ejemplo, la altura H está comprendida entre 0,5 y 2 mm. La cara 38 puede tener un diámetro comprendido entre 3 y 7 mm. El ángulo entre el eje Z y la cara inclinada del cono puede tener un valor comprendido entre 40 y 60 grados. El brazo 36 puede tener un diámetro comprendido entre 8 y 20 mm.

[0028] Se obtiene un campo magnético dirigido según el eje Y definido en relación con la figura 2B y orientado de izquierda a derecha si, a partir de la configuración de corrientes de la figura 3, se invierten los sentidos de las corrientes en las bobinas 50A, 50B y 52A. En este caso, los flujos de inducción magnética producidos por las bobinas se anulan en el brazo vertical 36. Como se indica anteriormente, los extremos 28A a 28D pueden tener caras verticales respectivas 42A a 42D paralelas al eje X. Esta disposición de las caras 42A a 42D permite obtener un campo magnético casi uniforme sin componente según el eje X bajo la cara 38. Además, la dimensión según el eje Z o grosor de los extremos polares 28A a 28D puede ser inferior al grosor de los brazos 26, para obtener un campo magnético elevado. Las corrientes en las bobinas 52A y 52B también pueden anularse, y el generador produce entonces un campo magnético según el eje Y de intensidad reducida.

[0029] Se obtiene un campo magnético orientado según el eje X a partir de la configuración de corrientes ilustrada en la figura 3 invirtiendo los sentidos de las corrientes en las bobinas 50A y 50D y anulando las corrientes en las bobinas 52A y 52B. El funcionamiento es similar al funcionamiento que produce un campo orientado según el eje Y.

[0030] De una manera general, mediante combinaciones de corrientes de intensidades y sentidos escogidos que circulan en las bobinas, se puede elegir ventajosamente la orientación y la intensidad del campo magnético debajo del extremo polar 37 en un volumen situado bajo el plano 29, estando el generador de campo magnético totalmente situado encima del plano 29.

[0031] Aun cuando las bobinas dispuestas alrededor de elementos del circuito magnético 20 se hayan descrito anteriormente en una configuración determinada, son posibles otras configuraciones. A modo de variante, las bobinas 50A a 50D pueden sustituirse por bobinas situadas alrededor de los lados del marco 22. Una bobina puede estar dispuesta alrededor de cada lado del marco 22 paralela al eje Y. Cada lado paralela al eje X puede estar rodeado por dos bobinas dispuestas a una y otra parte de la barra vertical 30. En otra variante, las bobinas 52A y 52B pueden ser sustituidas por una bobina única dispuesta alrededor del brazo 36. En este caso, las barras 30 pueden suprimirse, estando la varilla 32 conectada directamente a los medios de los lados del marco 22 asociados.

[0032] La figura 4A es una vista en perspectiva de una realización de un generador de campo magnético 80.

La figura 4B es una vista desde abajo de una parte del circuito magnético del generador 80 cerca del eje Z.

[0033] El generador de campo magnético 80, más sencillo que el generador 20 descrito anteriormente, permite suministrar un campo magnético de intensidad elegida orientable en el plano YZ. Este generador comprende dos bobinas idénticas 82 dispuestas alrededor de una varilla horizontal 84 a una y otra parte de un bloque de unión 86 situado en la parte media de la varilla 84. El bloque de unión 86 se prolonga hacia abajo por medio de un brazo cilíndrico 88. El brazo cilíndrico 88 tiene un extremo polar 90 en forma de cono truncado de eje Z. El cono termina en una cara horizontal circular 92. Unas barras verticales 94 se extienden a partir de los extremos de la varilla 84 y se prolongan horizontalmente mediante brazos convergentes 96. Los brazos 96 tienen caras inferiores 98 comprendidas en un plano horizontal 100 común a las dos caras y situado a una altura H bajo la cara 92. En vista desde abajo, los brazos se aproximan al eje Z.

[0034] A modo de ejemplo, los brazos 96 se aproximan al eje Z según direcciones que forman ángulos del orden de 45° con la dirección de la varilla horizontal 84. Cada brazo 96 termina con un extremo polar 102. Los extremos polares 102 tienen dos caras verticales paralelas 104 perpendiculares al eje Y y simétricas con respecto a un plano que pasa por el eje Z.

[0035] En la realización representada, unos soportes horizontales 106 se extienden a partir de cada extremo de la varilla 84 y permiten fijar el generador.

[0036] La figura 5 es una vista desde abajo parcial de una variante de circuito magnético, que corresponde al circuito magnético representado en las figuras 4a y 4B en el que los brazos 96 se han sustituido por brazos 96' similares dotados de extremos polares 102'. A diferencia de los brazos 96 de las figuras 4A y 4B, los brazos 96' se aproximan al eje Z en paralelo a la dirección de la varilla horizontal 84. El eje Z se sitúa entre caras verticales paralelas 104' de los extremos polares 102'. Las caras verticales 104' son ortogonales al eje Y y simétricas con respecto a un plano que pasa por el eje Z.

[0037] En la realización ilustrada en las figuras 4A y 4B y en la variante de la figura 5, las bobinas 82 están conectadas a circuitos no representados que permiten hacer circular una corriente de intensidad y de sentidos escogidos en cada bobina.

[0038] Cuando corrientes 108 de intensidades iguales y sentidos opuestos circulan en las bobinas 82, los flujos de inducción magnética creados en cada mitad de la varilla por cada una de las corrientes se suman en la barra 88. Se obtiene así un campo magnético 82 orientado según el eje Z bajo la cara 92 del extremo polar 90. Cuando en las bobinas circulan corrientes 110 del mismo sentido, se obtiene un campo magnético dirigido según el eje Y. De manera general, una combinación de corrientes en las bobinas 82 permite obtener una corriente de intensidad regulable y de orientación elegida en el plano YZ.

[0039] El generador de campo magnético 80 está situado totalmente encima del plano 100 y permite, solo con dos bobinas, producir en un volumen situado debajo del plano 100 un campo magnético para el cual se puede regular la intensidad y la orientación en el plano YZ.

[0040] En una variante no representada, puede disponerse una bobina alrededor del brazo vertical 88, con el fin de aumentar la intensidad de la componente del campo magnético según el eje.

[0041] Se han descrito realizaciones particulares. Para el experto en la materia serán evidentes diversas variantes y modificaciones. En particular, aunque se hayan descrito configuraciones particulares de circuitos magnéticos y de bobinas, son posibles otras configuraciones, siendo lo esencial por una parte que el circuito magnético comprenda un brazo vertical provisto de un extremo polar situado encima de un plano horizontal y comprenda al menos dos extremos polares simétricos dispuestos en el plano horizontal, y por otra parte que cada porción de circuito magnético que conecta dos de los extremos polares pase por el interior de al menos una bobina.

[0042] Además, en las realizaciones descritas se usan generadores de campo magnético para probar un punto de memoria magnético formado en una placa de silicio conectando el punto de memoria mediante puntas de prueba. Un generador del tipo descrito puede usarse también para realizar pruebas magnetoópticas de un punto de memoria magnético dispuesto en una placa, de manera que entonces un lado de la placa es usado por el generador y el otro lado queda disponible para equipos ópticos. También se puede usar dicho generador para probar varios puntos de memoria magnética simultáneamente, o para probar matrices de puntos de memoria.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Generador de un campo magnético orientable que comprende un circuito magnético que incluye un primer extremo polar (37; 90) de eje vertical (Z) dispuesto encima de un plano horizontal (29; 100), correspondiendo el plano horizontal (29; 100) a un plano perpendicular al eje vertical (Z) del primer extremo polar (37; 90); y al menos un par de dos segundos extremos polares (28A a 28D; 102; 102') dispuestos simétricamente en dicho plano horizontal con respecto a al menos un plano que contiene el eje vertical (Z), comprendiendo el generador además bobinas (50A a 50D, 52A, 52B; 82) dispuestas de tal manera que cada porción de circuito magnético que conecta dos de los al menos tres extremos polares pasa por el interior de al menos una bobina, estando estas bobinas adaptadas para conectarse a circuitos configurados para conducir corrientes de intensidades regulables y de sentidos escogidos.

2. Generador según la reivindicación 1, en el que los extremos polares (28A a 28D; 102; 102') de cada par de segundos extremos polares adyacentes tienen caras verticales (40A a 40D, 42A a 42D; 104; 104') paralelas dispuestas simétricamente con respecto a un plano que contiene el eje vertical (Z).

3. Generador según la reivindicación 1 o 2, en el que el primer extremo polar (37; 90) tiene la forma de un cono truncado que tiene una cara inferior circular (38; 92) dispuesta a una altura (H) comprendida entre 0,5 y 5 mm encima de dicho plano horizontal (29; 100).

4. Generador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende dos pares de dos segundos extremos polares (28A a 28D) simétricos con respecto a dos planos ortogonales que contiene el eje vertical (z).

5. Generador según la reivindicación 4, en el que cada extremo polar está en el extremo de un brazo (26, 36) conectado a un marco (22).

6. Generador según la reivindicación 5, en el que el brazo (26) asociado a cada segundo extremo polar (28A a 28D) prolonga horizontalmente una barra (24) rodeada de una bobina (50A a 50D).

7. Generador según la reivindicación 5 o 6, en el que el brazo (36) asociado al primer extremo polar (37) está conectado a una varilla horizontal (32) conectada a los medios de lados opuestos del marco (22), estando una bobina (52A, 52B) dispuesta alrededor de cada mitad de la varilla horizontal.

8. Generador según la reivindicación 6 o 7, en el que el brazo (36) asociado al primer extremo polar (37) está rodeado por una de las bobinas del generador.

9. Generador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende un par de dos segundos extremos polares (102; 102'), estando cada uno de los extremos primero y segundo polares (90; 102 102') en el extremo (88, 96, 96') de un brazo conectado a una varilla (84), de manera que el brazo (88) asociado al primer extremo polar está conectado con el centro de la varilla, y una bobina (82) entre las bobinas del generador está dispuesta alrededor de cada mitad de la varilla.

10. Generador según la reivindicación 9, en el que el brazo (88) asociado al primer extremo polar (90) está rodeado por una de las bobinas del generador.