RU138369U1

RU138369U1 - ACCESSORIES DESIGN FOR MEASURING MAGNETIC INDUCTION OF PERMANENT MAGNETS AT WORKING TEMPERATURE

Info

Publication number: RU138369U1
Application number: RU2013151851/28U
Authority: RU
Inventors: Андрей Борисович Захаренко; Светлана Андреевна Мартынова
Original assignee: Андрей Борисович Захаренко; Светлана Андреевна Мартынова
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-03-10

Abstract

1. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре, 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.2. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре по п.1, отличающаяся тем, что размеры оснастки позволяют поместить её в печь.3. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре по п.2, отличающаяся тем, что в качестве печи используется муфельная электропечь.4. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре по п.1, отличающаяся тем, что скрепление оснастки обеспечивается магнитными силами притяжения постоянных магнитов.5. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре по п.1, отличающаяся тем, что в качестве щупа тесламетра используется тарированный датчик Холла.6. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала ферромагнитных магнитопроводов и боковых ферромагнитных пластин используется магнитомягкий материал.7. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре по п.6, отличающаяся тем, что1. The design of the snap-in for measuring the magnetic induction of permanent magnets at operating temperature, characterized in that the snap-in consists of two ferromagnetic magnetic cores and side ferromagnetic plates, at least three permanent magnets are placed inside the snap-in, the gap between the two ferromagnetic magnetic cores allows you to insert a teslameter probe and measure the magnetic induction at points on the surface of the central permanent magnet. 2. The construction of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 1, characterized in that the dimensions of the tool allow it to be placed in a furnace. 3. The construction of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 2, characterized in that a muffle electric furnace is used as a furnace. 4. The construction of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at a working temperature according to claim 1, characterized in that the fastening of the tool is provided by magnetic forces of attraction of the permanent magnets. 5. The construction of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 1, characterized in that a calibrated Hall sensor is used as a teslameter probe. The construction of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 1, characterized in that soft magnetic material is used as the material of the ferromagnetic magnetic circuits and side ferromagnetic plates. The construction of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 6, characterized in that

Description

Полезная модель относится к магнитометрии, в частности к конструкции оснастки для измерения магнитной индукции свойств постоянных магнитов при рабочей температуре.The utility model relates to magnetometry, in particular to the design of a tool for measuring the magnetic induction of the properties of permanent magnets at operating temperature.

Известно устройство для измерения магнитного поля (патент RU 72788 U1, МПК G01R 33/05), содержащее первичный преобразователь магнитного поля, электронную систему обработки сигнала, индикатор сигнала, отличающееся тем, что первичный преобразователь магнитного поля помещен внутрь проводящего немагнитного цилиндра или кольца, при этом центр цилиндра или кольца совпадает с центром магниточувствительного элемента преобразователя магнитного поля, а ось симметрии цилиндра или кольца совпадает с направлением магниточувствительной оси первичного преобразователя магнитного поля.A device for measuring a magnetic field (patent RU 72788 U1, IPC G01R 33/05) is known, comprising a primary magnetic field transducer, an electronic signal processing system, a signal indicator, characterized in that the primary magnetic field transducer is placed inside a conductive non-magnetic cylinder or ring, when the center of the cylinder or ring coincides with the center of the magnetically sensitive element of the magnetic field transducer, and the axis of symmetry of the cylinder or ring coincides with the direction of the magnetically sensitive axis of the primary magnetic field former.

Недостатком аналога является то, что при помощи такого устройства сложно проконтролировать свойства постоянного магнита с целью установления его пригодности к использованию в составе магнитоэлектрической машины.The disadvantage of the analogue is that with the help of such a device it is difficult to control the properties of a permanent magnet in order to establish its suitability for use as part of a magnetoelectric machine.

Известно устройство для определения магнитных полей (патент RU 2019853 C1, МПК G01R 33/05) которое содержит блок регистрации визуальной информации, катушку Гельмгольца, магнитооптический датчик, представляющий собой тонкий плоский слой магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами, ограниченный покровными стеклами. Напряженность магнитного поля измеряемого объекта определяют путем сравнения с напряженностью магнитного поля, в котором форма микрокапельных агрегатов меняется от слабо вытянутой до нитевидной.A device for determining magnetic fields (patent RU 2019853 C1, IPC G01R 33/05) is known which includes a visual information recording unit, a Helmholtz coil, and a magneto-optical sensor, which is a thin flat layer of magnetic fluid with micro-droplet aggregates, limited by coverslips. The magnetic field strength of the measured object is determined by comparison with the magnetic field strength, in which the shape of the micro-droplet aggregates varies from weakly elongated to filamentous.

Общеизвестна конструкция катушек (колец) Гельмгольца (описана, например, в Патенте RU 2491650 C1 «Установка для исследования электромагнитного поля электрических колец Гельмгольца»), которая состоит из, собственно, двух тороидальных катушек внутренним диаметром D из обмоточного провода, катушки намотаны на кольцевые каркасы. Обычно, для контроля потокосцепления постоянного магнита концы катушек Гельмгольца присоединяют к микровеберметру. Микровеберметр предназначен для измерения потокосцепления постоянного магнита с катушками Гельмгольца. Для повышения точности измерений число витков в катушках Гельмгольца выбирают так, чтобы измерения производились в последней трети шкалы микровеберметра. Расстояние от измеряемого магнита до рабочей зоны каждой катушки Гельмгольца должно быть более 3D. Методика контроля магнитного потока с помощью катушек Гельмгольца состоит в следующем. Вносят измеряемый магнит в рабочую зону между катушками Гельмгольца и сразу после успокоения микровеберметра производят отсчет показаний. Время перемещения магнита в рабочую зону катушки обычно не должно превышать 5 секунд.The well-known design of Helmholtz coils (rings) (described, for example, in Patent RU 2491650 C1 “Installation for the study of the electromagnetic field of Helmholtz electric rings”), which consists of, in fact, two toroidal coils with an inner diameter D from a winding wire, the coils are wound on ring frames . Typically, to control the flux linkage of a permanent magnet, the ends of the Helmholtz coils are connected to a microwebermeter. The microwebermeter is designed to measure the flux linkage of a permanent magnet with Helmholtz coils. To increase the accuracy of measurements, the number of turns in the Helmholtz coils is chosen so that the measurements are made in the last third of the microwebermeter scale. The distance from the measured magnet to the working area of each Helmholtz coil should be more than 3D. The technique for controlling magnetic flux using Helmholtz coils is as follows. The measured magnet is introduced into the working area between the Helmholtz coils and immediately after the calming of the microwebermeter, the readings are taken. The time for moving the magnet into the working area of the coil should usually not exceed 5 seconds.

Недостатком прототипа является то, что он позволяет измерить суммарный магнитный поток постоянного магнита, а не магнитную индукцию в ряде точек на его поверхности. Контроль магнитной индукции в характерных точках часто более важен, чем измерение интегрального магнитного потока.The disadvantage of the prototype is that it allows you to measure the total magnetic flux of a permanent magnet, and not magnetic induction at a number of points on its surface. Monitoring magnetic induction at characteristic points is often more important than measuring the integral magnetic flux.

Целью настоящей полезной модели является анализ магнитных свойств постоянных магнитов при рабочей температуре при их входном контроле по магнитной индукции на поверхности постоянного магнита.The purpose of this utility model is to analyze the magnetic properties of permanent magnets at operating temperature during their input control by magnetic induction on the surface of a permanent magnet.

Постоянные магниты применяются в индукторах магнитоэлектрических машин с целью создания потока возбуждения. Три следующих причины обусловили необходимость создания оснастки для измерения магнитных свойств постоянных магнитов при рабочей температуре:Permanent magnets are used in the inductors of magnetoelectric machines to create an excitation flux. Three of the following reasons necessitated the creation of equipment for measuring the magnetic properties of permanent magnets at operating temperature:

1. Материал изоляции обмотки статора магнитоэлектрической машины может обладать меньшей рабочей температурой, по сравнению с постоянными магнитами ротора, поэтому помещение магнитоэлектрической машины в печь целиком нецелесообразно.1. The insulation material of the stator winding of the magnetoelectric machine may have a lower operating temperature compared with the permanent magnets of the rotor, therefore, placing the magnetoelectric machine in the furnace is entirely impractical.

2. Магнитоэлектрические машины и их ротора обладают большими габаритными размерами и массой, что усложняет их размещение в печи.2. Magnetoelectric machines and their rotors have large overall dimensions and mass, which complicates their placement in the furnace.

3. Для своевременной дефектации желательно проводить входной контроль свойств постоянных магнитов (в том числе магнитных свойств при рабочей температуре) до наклеивания постоянных магнитов на ротор магнитоэлектрической машины.3. For timely detection, it is advisable to carry out an incoming inspection of the properties of permanent magnets (including magnetic properties at operating temperature) before gluing the permanent magnets onto the rotor of the magnetoelectric machine.

Техническим результатом настоящей полезной модели является конструкция оснастки, позволяющая измерить аналог магнитной индукции в зазоре магнитоэлектрической машины при рабочей температуре - магнитную индукцию на поверхности постоянного магнита, помещенного на оснастку, при рабочей температуре.The technical result of this utility model is the design of the snap-in, which makes it possible to measure an analog of magnetic induction in the gap of a magnetoelectric machine at operating temperature — magnetic induction on the surface of a permanent magnet placed on the snap-in at operating temperature.

Конструкция оснастки поясняется фигурами чертежей 1 и 2:The design of the snap-in is illustrated by the figures of drawings 1 and 2:

Фиг. 1. Поперечное сечение оснастки с тремя постоянными магнитами: R - радиус оснастки, равный радиусу ротора магнитоэлектрической машины у основания постоянных магнитов, направление намагничивания постоянных магнитов - радиальное (показана стрелками 6), полярность магнитов, помещенных на оснастке, чередуется,FIG. 1. The cross-section of a snap with three permanent magnets: R is the snap radius equal to the radius of the magnetoelectric machine rotor at the base of the permanent magnets, the direction of magnetization of the permanent magnets is radial (shown by arrows 6), the polarity of the magnets placed on the snap is alternated,

Фиг. 2. Вариант конструкции оснастки в аксонометрии.FIG. 2. Option design snap-in axonometry.

Оснастка служит для замыкания магнитного потока постоянных магнитов с целью имитации магнитной системы электрической машины. Это также способствует сохранению их магнитных свойств при нагреве. Оснастка используется для контроля индукции на поверхности магнитов при помощи щупа - прецизионного датчика Холла и присоединенного к нему тарированного вольтметра (тесламетра).The equipment serves to close the magnetic flux of permanent magnets in order to simulate the magnetic system of an electric machine. It also helps to preserve their magnetic properties when heated. The equipment is used to control the induction on the surface of the magnets using a probe - a precision Hall sensor and a tared voltmeter (teslameter) attached to it.

Поперечное сечение оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре представлено на фигуре 1. Конструкция оснастки для измерения магнитной индукции постоянных магнитов при рабочей температуре состоит из двух ферромагнитных магнитопроводов 1 и 2, и боковых ферромагнитных пластин 3, по которым замыкается магнитный поток при сборке оснастки с постоянными магнитами 4. Внутрь оснастки помещены три (или более трех) постоянных магнита 4, зазор между двумя ферромагнитными магнитопроводами 1 и 2 и постоянными магнитами 4 позволяет внести в него щуп тесламетра и провести измерение магнитной индукции в точке 5 в середине осевой длины магнита (под сердечником 2) на поверхности центрального постоянного магнита.The cross-section of a snap-in for measuring the magnetic induction of permanent magnets at operating temperature is shown in Figure 1. The design of the snap-in for measuring the magnetic induction of permanent magnets at operating temperature consists of two ferromagnetic magnetic conductors 1 and 2, and side ferromagnetic plates 3, through which the magnetic flux is closed during assembly snap with permanent magnets 4. Inside the snap are three (or more than three) permanent magnets 4, the gap between the two ferromagnetic magnetic circuits 1 and 2 and permanent Agnita 4 enables to make it teslametra probe and to measure the magnetic induction at the point 5 in the middle of the axial length of the magnet (under the core 2) to the surface of the central permanent magnet.

Размеры оснастки позволяют поместить ее в печь. В качестве печи может использоваться муфельная электропечь.The dimensions of the equipment allow you to put it in the oven. As a furnace, a muffle electric furnace can be used.

Механического скрепления сердечников 1 и 2 с боковыми пластинами 3 не требуется, т.к. целостность оснастки обеспечивается магнитными силами притяжения постоянных магнитов 4.Mechanical bonding of the cores 1 and 2 with the side plates 3 is not required, because the integrity of the snap is ensured by the magnetic forces of attraction of the permanent magnets 4.

В качестве материала ферромагнитных магнитопроводов 1 и 2 и боковых ферромагнитных пластин 3 используется магнитомягкий материал, например, низкоуглеродистая сталь.As the material of the ferromagnetic magnetic circuits 1 and 2 and the side ferromagnetic plates 3, soft magnetic material is used, for example, low carbon steel.

Измерения индукции проводятся при 20°C, затем при рабочей температуре постоянного магнита, например, 180°C. После этого измерения повторяются при 20°C. Охлаждение производится без использования специальных охладительных устройств.Induction measurements are carried out at 20 ° C, then at a working temperature of a permanent magnet, for example, 180 ° C. After this measurement is repeated at 20 ° C. Cooling is performed without the use of special cooling devices.

В процессе контроля характеристик образцов магнитов оснастка с магнитами помещается в муфельную печь, где и происходит ее нагрев до необходимой температуры (например, рабочей температуры постоянного магнита) с последующим охлаждением. Далее производится измерение магнитной индукции в точках на поверхности центрального постоянного магнита (или близких к центральному постоянных магнитов), т.к. магнитное поле этого магнита (этих магнитов) наименьшем образом искажается боковыми пластинами оснастки. Измерение магнитной индукции производится с помощью тесламетра. В качестве щупа тесламетра используется тарированный датчик Холла.In the process of controlling the characteristics of samples of magnets, a snap-in with magnets is placed in a muffle furnace, where it is heated to the required temperature (for example, the working temperature of a permanent magnet) with subsequent cooling. Next, the magnetic induction is measured at points on the surface of the central permanent magnet (or close to the central permanent magnets), because the magnetic field of this magnet (these magnets) is least distorted by the side plates of the snap. Magnetic induction is measured using a teslameter. A calibrated Hall sensor is used as a teslameter probe.

При химическом составе постоянного магнита, соответствующем предъявляемым требованиям:With the chemical composition of a permanent magnet that meets the requirements:

1) индукция на поверхности центрального (или одного из центральных) постоянного магнита при рабочей температуре должна соответствовать заявленным в технических условиях требованиям (при этом она будет меньше, чем при 20°C),1) the induction on the surface of the central (or one of the central) permanent magnets at operating temperature must comply with the requirements stated in the technical specifications (while it will be less than at 20 ° C),

2) индукция на поверхности постоянного магнита при повторных измерениях при 20°C не должна уменьшится по сравнению с первоначальным значением более чем на 5%, т.е. практически вернуться к первоначальному значению.2) the induction on the surface of a permanent magnet during repeated measurements at 20 ° C should not decrease by more than 5% compared to the initial value, i.e. almost return to the original value.

Claims

1. The design of the snap-in for measuring the magnetic induction of permanent magnets at operating temperature, characterized in that the snap-in consists of two ferromagnetic magnetic cores and side ferromagnetic plates, at least three permanent magnets are placed inside the snap-in, the gap between the two ferromagnetic magnetic cores allows you to insert a teslameter probe and to measure the magnetic induction at points on the surface of the central permanent magnet.

2. The design of the equipment for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 1, characterized in that the dimensions of the equipment allow it to be placed in a furnace.

3. The design of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 2, characterized in that a muffle electric furnace is used as a furnace.

4. The design of the tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at a working temperature according to claim 1, characterized in that the fastening of the tool is provided by the magnetic forces of attraction of the permanent magnets.

5. The design of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 1, characterized in that a calibrated Hall sensor is used as a teslameter probe.

6. The design of a tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at an operating temperature according to claim 1, characterized in that a soft magnetic material is used as the material of the ferromagnetic magnetic cores and side ferromagnetic plates.

7. The design of the tool for measuring the magnetic induction of permanent magnets at a working temperature according to claim 6, characterized in that the soft magnetic material is low carbon steel.