RU2087962C1

RU2087962C1 - Method for exciting electromotive force between ends of polarity reversing magnetic tape

Info

Publication number: RU2087962C1
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Жметко
Original assignee: Запорожский государственный университет
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; variable-field sensors and transformers. SUBSTANCE: amorphous magnetic tape is subjected to thermomagnetic treatment in relatively perpendicular magnetic fields, one of which is longitudinal and homogeneous and other one is transverse and circular current field with current flowing through tape and heating it to temperature at which thermomagnetic treatment is effective. Polarity reversal in longitudinal magnetic field of thermomagnetically treated tape is accompanied by circular variation of its magnetization exciting, according to law of electromagnetic induction, electromotive force between its ends. This property of tape is maintained after winding. EFFECT: facilitated procedure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке датчиков магнитного поля и трансформаторов. The invention relates to the field of instrumentation and can be used in the development of magnetic field sensors and transformers.

Известен способ получения электродвижущей силы между концами железной проволоки [1] заключающейся в том, что по проволоке пропускается импульс электрического тока, приводящий к появлению в ней остаточной циркулярной намагниченности, затем проволока подвергается растяжению, которое изменяет ее остаточную циркулярную намагниченность, вследствие чего между концами проволоки возникает импульс электродвижущей силы (эффект Акулова, Волкова и Белова). There is a method of obtaining an electromotive force between the ends of an iron wire [1] consisting in the fact that an electric current pulse is passed through the wire, resulting in the appearance of residual circular magnetization in it, then the wire undergoes tension, which changes its residual circular magnetization, as a result of which between the ends of the wire an impulse of electromotive force arises (Akulov, Volkov and Belov effect).

Однако этот способ позволяет получить между концами магнитной проволоки практически только одиночный импульс электродвижущей силы определенной полярности, задаваемой направлением тока, предварительно пропускаемого через проволоку. However, this method allows to obtain between the ends of the magnetic wire almost only a single pulse of the electromotive force of a certain polarity, specified by the direction of the current previously passed through the wire.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения электродвижущей силы между концами аморфной ленты со значительной магнитострикцией, скрученной вокруг ее продольной оси и помещенной в продольное переменное магнитное поле [2] (эффект Маттеуччи). The closest technical solution to the invention is a method for producing an electromotive force between the ends of an amorphous tape with significant magnetostriction twisted around its longitudinal axis and placed in a longitudinal alternating magnetic field [2] (Matteucci effect).

Этот способ получения электродвижущей силы технически сложен, магнитная лента не должна иметь изгиба вокруг своей поперечной оси, что делает невозможным ее применение для витых магнитопроводов. This method of obtaining electromotive force is technically complicated, the magnetic tape should not have a bend around its transverse axis, which makes it impossible to use it for twisted magnetic cores.

Задачей изобретения является получение магнитной ленты, способной без предварительных воздействий (пропускание импульса электрического тока, скручивание и др.) возбуждать электродвижущую силу между своими концами при перемагничивании. Такую ленту удобно применять в качестве датчика переменного магнитного поля электродвижущая сила между ее концами будет зависеть от амплитуды поля. Применение такой ленты для витого магнитопровода трансформатора позволяет, в принципе, обходиться без вторичной обмотки в нем - ее роль может выполнять сама лента, из которой навит магнитопровод, что способствует уменьшению размеров и массы трансформатора. The objective of the invention is to obtain a magnetic tape capable of without preliminary effects (transmission of an electric current pulse, twisting, etc.) to excite an electromotive force between its ends during magnetization reversal. It is convenient to use such a tape as a variable magnetic field sensor, the electromotive force between its ends will depend on the field amplitude. The use of such a tape for a twisted magnetic circuit of a transformer allows, in principle, to do without a secondary winding in it - its role can be played by the tape itself, from which the magnetic circuit is wound, which helps to reduce the size and weight of the transformer.

Решение поставленной задачи достигается тем, что согласно способу возбуждения электродвижущей силы между концами перемагничивающейся магнитной ленты, включающему воздействие продольным переменным магнитным полем, сначала через ленту пропускают постоянный электрический ток, который создает в ленте поперечное магнитное поле (Н₁) и разогревает ее до температуры, при которой эффективна термомагнитная обработка, затем при этой температуре, поддерживаемой током, ленту дополнительно подвергают воздействию постоянного продольного магнитного поля (Н_II), создаваемого соленоидом (причем H_II≈H₁) и выдерживают ленту при выбранных температуре и значениях H_II и H₁ в течение времени, достаточного для протекания термомагнитной обработки, после этого ток через ленту и после соленоида выключают и охлаждают ленту до температуры, при которой диффузионные процессы сильно замедлены, затем, воздействуя на ленту продольным переменным магнитным полем, регистрируют электродвижущую силу между ее концами.The solution to this problem is achieved by the fact that, according to a method of exciting an electromotive force between the ends of a magnetizable magnetic tape, including exposure to a longitudinal alternating magnetic field, a direct electric current is first passed through the tape, which creates a transverse magnetic field (H ₁ ) in the tape and heats it to temperature, at which thermomagnetic treatment is effective, then at this temperature, supported by current, the tape is additionally exposed to a constant longitudinal magnet field (H _II ) created by the solenoid (moreover, H _II ≈H ₁ ) and maintain the tape at the selected temperature and values of H _II and H ₁ for a time sufficient for thermomagnetic treatment to proceed, after which the current through the tape and after the solenoid are turned off and cool the tape to a temperature at which the diffusion processes are greatly slowed down, then, acting on the tape with a longitudinal alternating magnetic field, register an electromotive force between its ends.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки, которую применяют для термомагнитной обработки во взаимно перпендикулярных магнитных полях и регистрации электродвижущей силы между концами перемагничивающейся магнитной ленты. Установка содержит магнитную ленту 1, соленоид 2 для создания продольного постоянного магнитного поля при термомагнитной обработке (включают ключ 3) или продольного переменного магнитного поля для возбуждения электродвижущей силы между концами магнитной ленты 1 (включают ключ 4) с помощью регулируемого источника постоянного тока 5 или звукового генератора, соответственно, катушку индукции 6, катушку 7 (при замкнутом верхнем положении ключа 8 катушка 7 является катушкой для измерения амплитуды магнитного поля соленоида 2, при замкнутом ключе 9 катушка 7 служит компенсационной катушкой во время измерения индукции магнитной ленты 1), флюксметр для измерения индукции магнитной ленты 1, вольтметр для регистрации электродвижущей силы между концами магнитной ленты 1 и определения амплитуды переменного магнитного поля соленоида 2, регулируемый источник постоянного тока 10 с ключом 11 для нагрева магнитной ленты 1 и создания в ней поперечного магнитного поля с помощью тока. In FIG. 1 is a schematic diagram of the installation, which is used for thermomagnetic processing in mutually perpendicular magnetic fields and registration of an electromotive force between the ends of a magnetizable magnetic tape. The installation comprises a magnetic tape 1, a solenoid 2 for creating a longitudinal constant magnetic field during thermomagnetic processing (include key 3) or a longitudinal alternating magnetic field for exciting an electromotive force between the ends of magnetic tape 1 (include key 4) using an adjustable constant current source 5 or sound generator, respectively, induction coil 6, coil 7 (when the key 8 is closed, coil 7 is a coil for measuring the amplitude of the magnetic field of solenoid 2, with the key closed 9, coil 7 serves as a compensation coil during measurement of magnetic tape induction 1), a fluxmeter for measuring magnetic tape induction 1, a voltmeter for detecting electromotive force between the ends of magnetic tape 1 and determining the amplitude of the alternating magnetic field of solenoid 2, an adjustable constant current source 10 with key 11 to heat the magnetic tape 1 and create in it a transverse magnetic field using current.

На фиг. 2 приведены результаты измерения электродвижущей силы между концами магнитной ленты аморфного сплава 84КХСР, прошедшей термомагнитную обработку во взаимно-перпендикулярных магнитных полях, в зависимости от амплитуды продольного переменного магнитного поля. Кривые 1 и 1' получены при частоте поля f= 10 кГц, кривые 2 и 2' при f=20 кГц. Кривые 1, 2 соответствуют ленте в форме плоской полосы, кривые 1', 2' соответствуют той же ленте, свитой в кольцевой магнитопровод. Электродвижущая сила между концами ленты, не прошедшей термомагнитной обработки, при ее перемагничивании не возникает. In FIG. Figure 2 shows the results of measuring the electromotive force between the ends of a magnetic tape of an amorphous 84KXSR alloy that underwent thermomagnetic processing in mutually perpendicular magnetic fields, depending on the amplitude of a longitudinal alternating magnetic field. Curves 1 and 1 'were obtained at a field frequency of f = 10 kHz, curves 2 and 2' at f = 20 kHz. Curves 1, 2 correspond to a ribbon in the form of a flat strip, curves 1 ', 2' correspond to the same ribbon twisted in an annular magnetic circuit. The electromotive force between the ends of the tape, which has not undergone thermomagnetic processing, does not occur during its magnetization reversal.

Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.

Магнитную ленту аморфного сплава 84КХСР помещает в соленоид, намотанный на керамической трубе, и пропускает через нее ток, создающий в ленте поперечное магнитное поле (H₁) и одновременно разогревающий ее до температуры ≈180^oC. Температуру ленты контролируют по величине намагниченности насыщения и известной ее температурной зависимости. Температура ≈180^oC соответствует намагниченности насыщения ленты M_s≈260•10³ А/м. После достижения температуры ≈180^oC и установления стационарного температурного режима включают постоянное магнитное поле соленоида (H_II). Термомагнитную обработку ленты проводят в течение 1 часа при H_II=H₁=84 А/м и температуре 180^oC. Продольную ось магнитной ленты при термомагнитной обработке ориентируют перпендикулярно горизонтальной составляющей поля Земли. Среднее по сечению магнитной ленты поле тока рассчитывают по формуле:

где I ток ленты;
а ширина ленты.The 84KKHSR amorphous alloy magnetic tape is placed in a solenoid wound on a ceramic pipe and passes a current through it, creating a transverse magnetic field (H ₁ ) in the tape and simultaneously warming it to a temperature of ≈180 ^o C. The temperature of the tape is controlled by the value of saturation magnetization and known its temperature dependence. The temperature ≈180 ^o C corresponds to the saturation magnetization of the tape M _s ≈260 • 10 ³ A / m. After reaching a temperature of ≈180 ^o C and the establishment of a stationary temperature regime include a constant magnetic field of the solenoid (H _II ). Thermomagnetic processing of the tape is carried out for 1 hour at H _II = H ₁ = 84 A / m and a temperature of 180 ^o C. The longitudinal axis of the magnetic tape during thermomagnetic processing is oriented perpendicular to the horizontal component of the Earth’s field. The average current field over the cross section of the magnetic tape is calculated by the formula:

where I is the tape current;
and the width of the tape.

По истечении времени термомагнитной обработки поле соленоида и ток ленты включают и охлаждают ленту до комнатной температуры. Затем, перемагничевая ленту в продольном переменном магнитном поле, регистрируют с помощью вольтметра электродвижущую силу между ее концами. After the time of thermomagnetic treatment, the solenoid field and the tape current turn on and cool the tape to room temperature. Then, a magnetizing tape in a longitudinal alternating magnetic field, an electromotive force between its ends is recorded with a voltmeter.

При свивке ленты в кольцевой магнитопровод ее витки изолируют друг от друга с помощью ленты из лакоткани. Кольцевой магнитопровод помещают в жесткий изолирующий каркас, на который наматывают намагничивающую обмотку. Средний диаметр кольцевого магнитопровода 2,4 см, длина магнитной ленты 85 см, ширина 7 мм, толщина 25 мкм. Длина соленоида, намотанного на керамической трубе 80 см, его диаметр 2,5 см. When twisting a tape into an annular magnetic circuit, its coils are isolated from each other using tape from a varnish cloth. An annular magnetic circuit is placed in a rigid insulating frame, on which a magnetizing winding is wound. The average diameter of the ring magnetic core is 2.4 cm, the length of the magnetic tape is 85 cm, the width is 7 mm, and the thickness is 25 μm. The length of the solenoid wound on a ceramic pipe is 80 cm, its diameter is 2.5 cm.

Зависимость электродвижущей силы между концами ленты от амплитуды магнитного поля имеет вид кривой намагничивания (фиг.2). Электродвижущая сила возникает, в соответствии с законом электромагнитной индукции, вследствие изменения циркулярной намагниченности ленты. Наблюдаемая зависимость электродвижущей силы от поля соответствует зависимости от поля амплитуды циркулярной намагниченности, которой пропорциональна электродвижущая сила между концами ленты. The dependence of the electromotive force between the ends of the tape on the amplitude of the magnetic field has the form of a magnetization curve (figure 2). An electromotive force arises, in accordance with the law of electromagnetic induction, due to a change in the circular magnetization of the tape. The observed dependence of the electromotive force on the field corresponds to the field dependence of the amplitude of the circular magnetization, which is proportional to the electromotive force between the ends of the tape.

Предлагаемый способ позволяет получить магнитную ленту, способную возбуждать электродвижущую силу своими концами при перемагничивании, которая может быть использована для изготовления датчиков переменного магнитного поля и при разработке трансформаторов с целью уменьшения их массы и размеров. С помощью датчиков поля, изготовленных из такой ленты, можно измерять, в частности, внутренние магнитные поля на очень малом расстоянии от поверхности образца и поля в очень узких щелях. The proposed method allows to obtain a magnetic tape that can excite electromotive force at its ends during magnetization reversal, which can be used to manufacture sensors of an alternating magnetic field and in the development of transformers in order to reduce their mass and size. Using field sensors made of such a tape, it is possible to measure, in particular, internal magnetic fields at a very small distance from the surface of the sample and the field in very narrow slots.

Claims

A method of exciting an electromotive force between the ends of a magnetizable magnetic tape, namely, that the tape is exposed to an alternating magnetic field and an electromotive force is recorded between its ends, characterized in that, before the tape is exposed to an alternating magnetic field, a direct electric current is first passed through it, which creates the tape is transverse magnetic field, and the tape is heated to a temperature at which thermomagnetic treatment is effective, then the tape is additionally exposed to a uniform longitudinal constant field, the value of which is close to the average cross section of the cross section of the magnetic field, the tape is held at the selected temperature of the thermomagnetic treatment and the longitudinal and transverse magnetic fields for a time sufficient for the course of thermomagnetic processing, after which the current passed through the tape is turned off, they also stop the action of the longitudinal longitudinal magnetic field on the tape and cool it to a temperature at which the diffusion processes in the tape slow down us.