RU2779504C1 - Inductor for magnetising permanent magnets - Google Patents
Inductor for magnetising permanent magnets Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 241000030366 Scorpidinae Species 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
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:
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:
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,
- вектор плотности тока в стержнях индуктора (имеет только одну z - компоненту), - current density vector in the inductor bars (has only one z - component),
- радиус-вектор, проведенный из точки интегрирования Р в точку наблюдения поля Q. 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)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2779504C1 true RU2779504C1 (en) | 2022-09-08 |
Family
ID=
Citations (3)
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)
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 |