RU2779504C1 - Inductor for magnetising permanent magnets - Google Patents

Inductor for magnetising permanent magnets Download PDF

Info

Publication number
RU2779504C1
RU2779504C1 RU2021129755A RU2021129755A RU2779504C1 RU 2779504 C1 RU2779504 C1 RU 2779504C1 RU 2021129755 A RU2021129755 A RU 2021129755A RU 2021129755 A RU2021129755 A RU 2021129755A RU 2779504 C1 RU2779504 C1 RU 2779504C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductor
conductors
permanent magnets
working area
magnets
Prior art date
Application number
RU2021129755A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иванович Клевец
Сергей Юрьевич Герасимов
Павел Анатольевич Иванченко
Original Assignee
Акционерное Общество "Завод "Фиолент"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Завод "Фиолент" filed Critical Акционерное Общество "Завод "Фиолент"
Application granted granted Critical
Publication of RU2779504C1 publication Critical patent/RU2779504C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: inductor for magnetising double-pole permanent magnets comprises electric current conductors by reducing the deviation of the orientation of magnetisation of the magnets from the required direction. The conductors, interconnected in series at one end, forming an air gap using a bus made of a conductive material, and connected to a current source at the other end via inductor rods, constitute solid current conductors. The shape of the radial cross section of the conductors constitutes half-moons formed by crossing two circles of the same radius and subtracting the common area, said area being the working area of the inductor.
EFFECT: higher quality of magnetisation of permanent magnets.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для намагничивания двухполюсных постоянных магнитов.The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for magnetizing bipolar permanent magnets.

Для высокой эффективности использования материала двухполюсных постоянных магнитов они должны быть однородно намагничены во всем объеме. Сборные магнитные системы состоят из совокупности однородно намагниченных двухполюсных магнитов, направление намагниченности которых ориентировано под требуемым углом к некоторой фиксированной оси, ребру или грани [Многополюсный магнит: а.с. 662979 СССР, №2302336/24-07 / Рабинович Я.Д.; заявл. 23.12.75; опубл. 15.05.79, Бюл. 18. 2 с.]. Поэтому для намагничивания элементов сборных магнитных систем нужны индукторы, создающие однородное поле.For high material efficiency of bipolar permanent magnets, they must be uniformly magnetized throughout the entire volume. Prefabricated magnetic systems consist of a set of uniformly magnetized bipolar magnets, the direction of magnetization of which is oriented at the required angle to some fixed axis, edge or face [Multi-pole magnet: a.s. 662979 USSR, No. 2302336/24-07 / Rabinovich Ya.D.; dec. 12/23/75; publ. 05/15/79, Bull. 18. 2 p.]. Therefore, in order to magnetize the elements of prefabricated magnetic systems, inductors are needed that create a uniform field.

Двухполюсные постоянные магниты часто намагничивают в токопроводящих соленоидах с рабочей областью в виде цилиндра с образующей в виде окружности, прямоугольника и др. [2, с. 29]. Поле таких индукторов не является однородным во всем объеме рабочей области. Поэтому, для намагничивания магнитов объем рабочей области часто делают существенно большим, чем объем намагничиваемого магнита. Это приводит к необходимости увеличения мощности источника питания индуктора для создания поля необходимой величины.Bipolar permanent magnets are often magnetized in conductive solenoids with a working area in the form of a cylinder with a generatrix in the form of a circle, rectangle, etc. [2, p. 29]. The field of such inductors is not uniform in the entire volume of the working area. Therefore, in order to magnetize magnets, the volume of the working area is often made substantially larger than the volume of the magnet being magnetized. This leads to the need to increase the power of the inductor power source to create a field of the required magnitude.

Известен индуктор для термомагнитной обработки и намагничивания многополюсных роторных магнитов, состоящий из токопроводящих стержней, установленных параллельно оси индуктора на одинаковом расстоянии от нее [Индуктор для намагничивания и термомагнитной обработки многополюсных магнитов: а.с. 1791858 А1 СССР, №4671380/07 / Стадник И.П., Горская И.Ю.; заявл. 28.02.89; опубл. 30.01.93, Бюл. 4. 4 с.], выбранный за прототип.Known inductor for thermomagnetic processing and magnetization of multi-pole rotor magnets, consisting of conductive rods installed parallel to the axis of the inductor at the same distance from it [Inductor for magnetization and thermomagnetic processing of multi-pole magnets: a.s. 1791858 A1 USSR, No. 4671380/07 / Stadnik I.P., Gorskaya I.Yu.; dec. 02/28/89; publ. 30.01.93, Bull. 4. 4 p.], chosen as a prototype.

Данный индуктор не обеспечивает однородного намагничивания двухполюсных магнитов, т.к. его поле в рабочей области существенно отличается от однородного.This inductor does not provide uniform magnetization of bipolar magnets, because its field in the working area differs significantly from the homogeneous one.

Цель изобретения - повышение качества намагничивания постоянных магнитов.The purpose of the invention is to improve the quality of magnetization of permanent magnets.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении отклонения ориентации намагниченности магнитов от требуемого направления.The technical problem solved by the invention is to reduce the deviation of the orientation of the magnetization of the magnets from the desired direction.

Решение поставленной задачи достигается тем, что индуктор имеет два токопроводящих стержня, форма радиального сечения которых представляет собой полумесяцы, получающиеся после пересечения двух кругов одинакового радиуса и вычитания общей области. Рабочая область индуктора имеет в сечении форму общей части двух пересекающихся кругов.The solution of the problem is achieved by the fact that the inductor has two conductive rods, the shape of the radial section of which is a crescent, obtained after crossing two circles of the same radius and subtracting the total area. The working area of the inductor has a cross-sectional shape of the common part of two intersecting circles.

На фиг. 1 показано радиальное сечение индуктора, где использованы следующие обозначения: 1 - токопроводящие стержни, 2 - рабочая область индуктора, заполненная немагнитным и неэлектропроводящим материалом для фиксации намагничиваемых образцов, 3 - намагничиваемый магнит.In FIG. 1 shows the radial section of the inductor, where the following designations are used: 1 - conductive rods, 2 - the working area of the inductor, filled with non-magnetic and non-conductive material for fixing magnetizable samples, 3 - magnetizable magnet.

В стержнях индуктора в момент его работы должны течь одинаковые по величине противоположно направленные токи. Наиболее простой способ обеспечения этого требования - последовательное соединение стержней через ближайшие торцы (с одной стороны индуктора). К свободным торцам стержней присоединяют источник питания. Ток в индукторе может быть, как постоянным, так и импульсным.In the inductor rods at the time of its operation, currents of the same magnitude and opposite directions must flow. The simplest way to meet this requirement is to connect the rods in series through the nearest ends (on one side of the inductor). A power source is connected to the free ends of the rods. The current in the inductor can be either constant or pulsed.

На фиг. 2 показан общий вид индуктора.In FIG. 2 shows a general view of the inductor.

Индуктор изготавливают следующим образом. В цилиндрическом стержне из электропроводящего материала, например, меди, вырезают продольные углубления в виде части цилиндра, радиус которого равен радиусу стержня. Затем стержень разрезают на две одинаковые части перпендикулярно продольной оси. На острой продольной кромке стержней снимают фаску. В торцах стержней сверлят отверстия и нарезают резьбу. С помощью шины из электропроводящего материала стержни соединяют с одного конца так, чтобы между ними был воздушный зазор. Другие концы стержней присоединяют к источнику тока. Осевая длина индуктора должна быть больше осевого размера намагничиваемого магнита.The inductor is made as follows. In a cylindrical rod of an electrically conductive material, for example, copper, longitudinal recesses are cut in the form of a part of a cylinder, the radius of which is equal to the radius of the rod. Then the rod is cut into two identical parts perpendicular to the longitudinal axis. On a sharp longitudinal edge of the rods, a chamfer is removed. Holes are drilled at the ends of the rods and threads are cut. Using a tire made of electrically conductive material, the rods are connected at one end so that there is an air gap between them. The other ends of the rods are connected to a current source. The axial length of the inductor must be greater than the axial size of the magnet being magnetized.

Индуктор работает следующим образом. В отверстие вставляют намагничиваемый образец. По стержням индуктора пропускают импульс тока, поле которого намагничивает образец. Требуемая величина и длительность импульса тока зависят от материала намагничиваемого образца (его коэрцитивной силы) и объема рабочей области. Обычно требуется длительность импульса порядка 10 мс [Нестерин В.А. Оборудование для импульсного намагничивания и контроля постоянных магнитов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 88 с.].The inductor works as follows. A magnetizable sample is inserted into the hole. A current pulse is passed through the inductor rods, the field of which magnetizes the sample. The required value and duration of the current pulse depend on the material of the magnetized sample (its coercive force) and the volume of the working area. Typically, a pulse duration of the order of 10 ms is required [Nesterin V.A. Equipment for impulse magnetization and control of permanent magnets. M.: Energoatomizdat, 1986. 88 p.].

Намагниченный магнит извлекается из индуктора.The magnetized magnet is removed from the inductor.

Для фиксации намагничиваемого образца в рабочей области целесообразно использовать вкладку, выполненную из немагнитного и неэлектропроводящего материала, например, текстолита (см. фиг. 1), с каналом, в который помещают намагничиваемый образец (каналов и образцов может быть больше одного).To fix the magnetizable sample in the working area, it is advisable to use an insert made of a non-magnetic and non-conductive material, for example, textolite (see Fig. 1), with a channel into which the magnetizable sample is placed (there can be more than one channel and sample).

В связи с тем, что стержни индуктора представляют собой сплошные проводники тока относительно большого размера, в импульсном режиме работы может наблюдаться ярко выраженное неравномерное распределение тока по сечению стержней (скин-эффект). Это приведет к тому, что распределение намагничивающего поля в рабочей области индуктора будет отклоняться от однородного. Для устранения этого эффекта и обеспечения качественного намагничивания магнитов, стержни заменяют жгутом, изготовленным из параллельно соединенных проводников одинакового диаметра.Due to the fact that the inductor rods are solid current conductors of a relatively large size, in the pulsed mode of operation, a pronounced uneven distribution of current over the cross section of the rods (skin effect) can be observed. This will lead to the fact that the distribution of the magnetizing field in the working area of the inductor will deviate from uniform. To eliminate this effect and ensure high-quality magnetization of the magnets, the rods are replaced with a bundle made of parallel-connected conductors of the same diameter.

В декартовой системе координат, ось абсцисс которой совпадает с осью симметрии сечения индуктора (фиг. 1), поле индуктора имеет только одну компоненту:In the Cartesian coordinate system, the abscissa axis of which coincides with the symmetry axis of the inductor section (Fig. 1), the inductor field has only one component:

Figure 00000001
Figure 00000001

где μ0 - магнитная постоянная,where μ 0 is the magnetic constant,

δ - плотность тока в стержнях индуктора,δ is the current density in the inductor bars,

Y - расстояние от оси (центра сечения) стержня до центра сечения рабочей области.Y - distance from the axis (section center) of the bar to the center of the workspace section.

Погрешности изготовления и наличие воздушного промежутка между шинами приводит к небольшому искажению поля индуктора в рабочей области. Для расчета поля индуктора можно воспользоваться формулой Био-Савара-Лапласа:Manufacturing errors and the presence of an air gap between the tires leads to a slight distortion of the inductor field in the working area. To calculate the inductor field, you can use the Biot-Savart-Laplace formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где μ0 - магнитная постоянная,where μ 0 is the magnetic constant,

S - суммарная площадь радиального сечения токопроводов индуктора,S is the total area of the radial section of the current conductors of the inductor,

Figure 00000003
- вектор плотности тока в стержнях индуктора (имеет только одну z - компоненту),
Figure 00000003
- current density vector in the inductor bars (has only one z - component),

Figure 00000004
- радиус-вектор, проведенный из точки интегрирования Р в точку наблюдения поля Q.
Figure 00000004
is the radius vector drawn from the integration point P to the observation point of the field Q.

Расчеты показывают, что поле индуктора, рассчитанное по формуле (2), отличается от идеального значения в сечении рабочей области, рассчитываемого по формуле (1), не более, чем на 0,05%. То есть, является практически однородным в рабочей области. Поле прототипа в сечении рабочей области отклоняется от однородного на 5,9%.Calculations show that the field of the inductor, calculated by formula (2), differs from the ideal value in the section of the working area, calculated by formula (1), by no more than 0.05%. That is, it is practically homogeneous in the workspace. The field of the prototype in the section of the working area deviates from the uniform by 5.9%.

На фиг. 3а показана картина поля прототипа, а на фиг.3б - предлагаемого индуктора. Как видно на фиг. 3а, при приближении к токопроводам прототипа, его поле утрачивает однородность. Следовательно, для качественного намагничивания двухполюсных магнитов в индукторе-прототипе можно использовать только относительно небольшую рабочую область, удаленную от токопроводов. Кроме того, намагничиваемые образцы должны центрироваться в рабочей области индуктора для обеспечения симметричного (однородного) намагничивания.In FIG. 3a shows a picture of the field of the prototype, and figb - the proposed inductor. As seen in FIG. 3a, when approaching the conductors of the prototype, its field loses its uniformity. Therefore, for high-quality magnetization of bipolar magnets in the prototype inductor, you can use only a relatively small working area, remote from the conductors. In addition, magnetizable samples must be centered in the working area of the inductor to ensure symmetrical (uniform) magnetization.

Поле предлагаемого индуктора (см. фиг. 3б) сохраняет однородность во всей рабочей области. При равном суммарном токе в токопроводах прототипа и предлагаемого индуктора, поле в рабочей области последнего будет иметь большую величину, т.к. токопроводящие шины приближены к рабочей области. Для качественного намагничивания образцов в предлагаемом индукторе образцы можно не центрировать в рабочей области, т.к. поле однородно во всей области. Это свойство предлагаемого индуктора позволяет одновременно намагничивать несколько образцов (см. фиг. 1).The field of the proposed inductor (see Fig. 3b) remains uniform throughout the entire working area. With an equal total current in the conductors of the prototype and the proposed inductor, the field in the working area of the latter will have a large value, because conductive busbars are close to the work area. For high-quality magnetization of the samples in the proposed inductor, the samples can not be centered in the working area, because the field is uniform throughout the region. This property of the proposed inductor allows you to simultaneously magnetize several samples (see Fig. 1).

Так образом, предлагаемый индуктор позволяет более эффективно намагничивать двухполюсные постоянные магниты, чем прототип.Thus, the proposed inductor allows more efficient magnetization of bipolar permanent magnets than the prototype.

Claims (1)

Индуктор для намагничивания двухполюсных постоянных магнитов, содержащий проводники электрического тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества намагничивания магнитов, проводники, последовательно соединенные между собой с одного конца с образованием воздушного зазора с помощью шины из электропроводящего материала, а с другого конца присоединенные к источнику тока стержни индуктора, представляют собой сплошные проводники тока, форма радиального сечения которых представляет собой полумесяцы, получающиеся после пересечения двух кругов одинакового радиуса и вычитания общей области, которая является рабочей областью индуктора.An inductor for magnetizing bipolar permanent magnets, containing conductors of electric current, characterized in that, in order to improve the quality of the magnetization of magnets, the conductors are connected in series from one end with the formation of an air gap using a bus made of electrically conductive material, and from the other end attached to current source, the inductor rods are solid current conductors, the shape of the radial section of which is a crescent, obtained after crossing two circles of the same radius and subtracting the common area, which is the working area of the inductor.
RU2021129755A 2021-10-12 Inductor for magnetising permanent magnets RU2779504C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2779504C1 true RU2779504C1 (en) 2022-09-08

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2094878C1 (en) * 1995-04-03 1997-10-27 Уфимский государственный авиационный технический университет Inductor for pulsed magnetizing of parts made of retentive materials
RU2217828C2 (en) * 2001-05-28 2003-11-27 ОАО "Научно-производственное объединение "Магнетон" Method for reversal magnetization of multipole permanent magnets and magnetic systems
RU2609132C2 (en) * 2012-11-30 2017-01-30 Леонид Викторович Фолимонов Inducer of linear electromagnetic generator with excitation mainly from permanent magnets

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2094878C1 (en) * 1995-04-03 1997-10-27 Уфимский государственный авиационный технический университет Inductor for pulsed magnetizing of parts made of retentive materials
RU2217828C2 (en) * 2001-05-28 2003-11-27 ОАО "Научно-производственное объединение "Магнетон" Method for reversal magnetization of multipole permanent magnets and magnetic systems
RU2609132C2 (en) * 2012-11-30 2017-01-30 Леонид Викторович Фолимонов Inducer of linear electromagnetic generator with excitation mainly from permanent magnets

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69616781T2 (en) WITH SOLENOID EXCITED MAGNETIC CIRCLE WITH AIR GAP AND THEIR USE
US20190333670A1 (en) Axisymmetric electropermanent magnets
KR20010006239A (en) Improved linear actuator
US20050258090A1 (en) An electromagnetic rheological (emr) fluid and method for using the emr fluid
DE3214176A1 (en) MULTIPOLE MAGNETIZING DEVICE FOR PERMANENT MAGNET
RU2779504C1 (en) Inductor for magnetising permanent magnets
US4761584A (en) Strong permanent magnet-assisted electromagnetic undulator
DE3741584C2 (en) Electromagnetic flow meter
US10263565B2 (en) Non-linear transmission line device
EP0026014A1 (en) Method of manufacturing a permanent magnet assembly which is to be arranged in an air gap of a transformer core
CN114023527B (en) Multi-pole magnetization method based on magnetizing coil
EP0018352A1 (en) Electric device or machine
DE102018212764A1 (en) Superconducting magnet, method for its production, electrical machine and hybrid electric aircraft
EP2429062A2 (en) Electrical generator
US3568115A (en) Magnetic material multipole assembly
US3731242A (en) Method of forming plural strip-shaped magnetic poles
EP2867906B1 (en) Inductive component
DE202010012397U1 (en) Electric generator
DE3236619A1 (en) Electrical machine, to be precise a motor or generator
DE112015001819T5 (en) Sintered SmCo rare earth magnet
US3249825A (en) Method of magnetizing a permanent magnet
US11894184B2 (en) Permanent magnetic assemblies and methods of assembling same
EP1513169A3 (en) Multipole magnetizing device and method for producing such device
JPH0626169B2 (en) Method and apparatus for forming rare earth magnet in magnetic field
Bessho et al. AC high magnetic field generator based on the Eddy-current effect