RU2789734C1 - Device for creating a rotating dipole magnetic field - Google Patents

Device for creating a rotating dipole magnetic field Download PDF

Info

Publication number
RU2789734C1
RU2789734C1 RU2022102258A RU2022102258A RU2789734C1 RU 2789734 C1 RU2789734 C1 RU 2789734C1 RU 2022102258 A RU2022102258 A RU 2022102258A RU 2022102258 A RU2022102258 A RU 2022102258A RU 2789734 C1 RU2789734 C1 RU 2789734C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
rotation
magnetic
field
rotating
Prior art date
Application number
RU2022102258A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Михайлович Голев
Виктор Вячеславович Беляев
Роман Борисович Угрюмов
Алексей Валерьевич Мандрыкин
Денис Вадимович Хрущев
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2789734C1 publication Critical patent/RU2789734C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering and is designed to generate a low-frequency rotating magnetic field in space outside a magnetic system with a magnetic induction value of 0.01-0.1 T, can be used in the creation of navigation systems in which a magnetic field is used as a navigation field. The device for creating a rotating dipole magnetic field contains a permanent magnet made in the form of a cylinder of rotation, which is placed on a pivot device, the axis of rotation of which is perpendicular to the generatrix of the cylinder of rotation and passes through its center of mass. The rotation of a permanent magnet in space creates a rotating magnetic dipole field which has different values of the magnetic field induction vector at each point in space, uniquely determined by the coordinates of the object in space. This feature makes enables to use such a magnetic field to solve navigation problems.
EFFECT: present invention enables to reduce the error in determining the location and orientation of the navigation object in space by creating a source of a stable rotating dipole magnetic field.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области технической физики, радиотехники и предназначено для генерации низкочастотного вращающегося магнитного поля в пространстве за пределами магнитной системы с величиной магнитной индукции 0,01-0,1 Тл. Устройство может быть использовано при создании навигационных систем, в которых в качестве навигационного поля применяется магнитное поле.The invention relates to the field of technical physics, radio engineering and is intended to generate a low-frequency rotating magnetic field in space outside the magnetic system with a magnetic induction of 0.01-0.1 T. The device can be used to create navigation systems in which a magnetic field is used as a navigation field.

Известно устройство, содержащее два соленоида с ферромагнитными цилиндрическими сердечниками, запитанные токами, меняющимися по гармоническому закону с одинаковой частотой со сдвигом фаз π/2, расположенные взаимно ортогонально один над другим [Патент USA 6626252, МПК Е21В 47/024, 30.09.2003]. Устройство предназначено для создания низкочастотного магнитного поля вне объема соленоидов. Недостатком данного устройства является искажение характеристик генерируемого устройством поля в точке измерения, возникающее вследствие того, что геометрические центры соленоидов разнесены в пространстве.A device is known that contains two solenoids with ferromagnetic cylindrical cores, powered by currents that vary according to the harmonic law with the same frequency with a phase shift π/2, located mutually orthogonally one above the other [US Patent 6626252, IPC E21B 47/024, 30.09.2003]. The device is designed to create a low-frequency magnetic field outside the volume of the solenoids. The disadvantage of this device is the distortion of the characteristics of the field generated by the device at the measurement point, which occurs due to the fact that the geometric centers of the solenoids are spaced apart in space.

Близким по функциональному назначению к заявляемому устройству является устройство, содержащее два соленоида расположенных взаимно ортогонально, сердечники которых соединены между собой с помощью пазов прямоугольной формы вполовину их толщины, расположенных в центре сердечников, установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают [Заявка РФ 2020104646 А; Заявлено 31.01.2020; Опубликовано 02.08.2021, Бюл. №22]. Назначение этого устройства - создание в пространстве за пределами магнитной системы магнитного дипольного поля [ttps://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C_(%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B0)].Close in functionality to the claimed device is a device containing two solenoids arranged mutually orthogonally, the cores of which are interconnected by means of rectangular grooves half their thickness, located in the center of the cores, installed in the same plane so that their geometric centers coincide [Application RF 2020104646 A; Declared 31.01.2020; Published 08.08.2021, Bul. No. 22]. The purpose of this device is to create a magnetic dipole field in space outside the magnetic system [ttps://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1% 8C_(%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC %D0%B8%D0%BA%D0%B0)].

Плоский виток с током и постоянный магнит в виде диска создают в пространстве дипольное магнитное поле, которое точно описывается выражением:A flat coil with current and a permanent magnet in the form of a disk create a dipole magnetic field in space, which is exactly described by the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
значение магнитной индукции в точке заданной радиусом вектором
Figure 00000003
(или координатами х, у, z);
Figure 00000004
- магнитного момента постоянного магнита (плоского витка с током); μ0 - магнитная постоянная.Where
Figure 00000002
the value of the magnetic induction at a point given by the radius vector
Figure 00000003
(or x, y, z coordinates);
Figure 00000004
- magnetic moment of a permanent magnet (flat coil with current); μ 0 - magnetic constant.

Для вращающегося магнитного дипольного поля каждая точка пространства имеет индивидуальные значения вектора индукции магнитного поля. Эта особенность позволяет использовать такое поле для решения навигационных задач. [Голев И.М., Сергеев А.В. Локальная система навигации с использованием низкочастотного магнитного поля // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. №5. С. 88-94.]. Если поле не описывается указанной формулой, т.е. является не дипольным, погрешности определения координат будут большими.For a rotating magnetic dipole field, each point in space has individual values of the magnetic field induction vector. This feature makes it possible to use such a field for solving navigation problems. [Golev I.M., Sergeev A.V. Local navigation system using a low-frequency magnetic field // Bulletin of the Voronezh State Technical University. 2019. V. 15. No. 5. S. 88-94.]. If the field is not described by the specified formula, i.e. is not dipole, the errors in determining the coordinates will be large.

Общим недостатком вышеуказанных устройств на основе соленоидов является сложность конструкции, которая заключается в том, что магнитные системы содержат соленоиды, которые конструктивно состоят из пластинчатых магнитных сердечников, расположенных внутри каркасных катушек с проводом. Для запитки соленоидов переменным током используются усилители мощности, имеющие большие габариты, генераторы гармонических сигналов и источники питания этих устройств. В процессе работы неизбежно увеличивается температура соленоидов за счет джоулевых потерь вызванных вихревым токами в магнитопроводе, что вызывает изменение их характеристик. Так как соленоиды включены в последовательный колебательный контур, то изменение температуры приводит к изменению величины индуктивности соленоида и как следствие к изменению амплитуды и фазы создаваемого им переменного магнитного поля и в конечном итоге снижает стабильность параметров магнитного поля.A common disadvantage of the above devices based on solenoids is the complexity of the design, which lies in the fact that the magnetic systems contain solenoids, which structurally consist of lamellar magnetic cores located inside the frame coils with wire. To power the solenoids with alternating current, power amplifiers with large dimensions, harmonic signal generators and power supplies for these devices are used. During operation, the temperature of the solenoids inevitably increases due to Joule losses caused by eddy currents in the magnetic circuit, which causes a change in their characteristics. Since the solenoids are included in a series oscillatory circuit, a change in temperature leads to a change in the value of the inductance of the solenoid and, as a result, to a change in the amplitude and phase of the alternating magnetic field created by it, and ultimately reduces the stability of the magnetic field parameters.

Близкими по конструкции к заявляемому устройству являются машины постоянного тока, в которых магнитное поле создается однополюсными или многополюсными магнитами. Однако, во всех этих машинах постоянного тока, в которых вращающееся магнитное поле создается вращающимися магнитами, обязательно содержат такие конструктивные элементы как статоры и статорные обмотки, которые для увеличения магнитной связи выполняются из ферромагнитных материалов. Это приводит к концентрации магнитного поля внутри корпуса устройства. [Хвостов B.C. Электрические машины: Машины постоянного тока: Учеб. для студ. электротех. спец. вузов / Под ред. И.П.Копылова. - Москва: Высшая школа, 1988. - С. 336; см. стр. 34]. Поэтому создаваемые в этих устройствах вращающеюся магнитные поля не являются дипольными, т.е. не может быть описано выражением (1).Similar in design to the claimed device are DC machines in which the magnetic field is created by single-pole or multi-pole magnets. However, in all these DC machines, in which a rotating magnetic field is created by rotating magnets, they necessarily contain such structural elements as stators and stator windings, which are made of ferromagnetic materials to increase the magnetic coupling. This leads to a concentration of the magnetic field inside the device case. [Tails B.C. Electrical machines: DC machines: Proc. for stud. electrical engineering specialist. universities / Ed. I.P. Kopylova. - Moscow: Higher School, 1988. - S. 336; see page 34]. Therefore, the rotating magnetic fields created in these devices are not dipole, i.e. cannot be described by expression (1).

Наиболее близким по конструкции к заявленному устройству является саморегулируемый генератор с постоянными магнитами [Патент RU 2399143, заявлено 14.08.2006, опубликовано 10.10.2009]. В данном устройстве основное вращающееся поле обеспечивается вращающимся постоянным магнитом. Однако, расположенный вблизи вращающегося магнита кольцевой якорь неизбежно искажает распределение в пространстве магнитного поля, делая его не дипольным.The closest in design to the claimed device is a self-regulating generator with permanent magnets [Patent RU 2399143, declared 14.08.2006, published 10.10.2009]. In this device, the main rotating field is provided by a rotating permanent magnet. However, an annular armature located near a rotating magnet inevitably distorts the spatial distribution of the magnetic field, making it non-dipole.

Техническим результатом данного изобретения является снижение погрешности определения местоположения и ориентации объекта навигации в пространстве, за счет создания источника стабильного вращающегося дипольного магнитного поля, которое в каждой точке пространства имеет различные значения вектора индукции магнитного поля и значения его фазы, однозначно определяемые координатами объекта в пространства.The technical result of this invention is to reduce the error in determining the location and orientation of the navigation object in space, by creating a source of a stable rotating dipole magnetic field, which at each point in space has different values of the magnetic field induction vector and its phase values, uniquely determined by the coordinates of the object in space.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее вращающийся постоянный магнит, дополнительно введены последовательно соединенные блок ввода данных, блок управления, драйвер двигателя и опорно-поворотное устройство, а также датчик магнитного поля и устройство индикации, при этом вторые вход и выход блока управления соединены с выходом датчика магнитного поля и входом устройства индикации соответственно, кроме того постоянный магнит выполнен в виде цилиндра вращения и размещен на опорно-поворотном устройстве, ось вращения которого перпендикулярна образующей цилиндра вращения и проходит через его центр масс.The technical result is achieved by the fact that in a known device containing a rotating permanent magnet, additionally connected in series a data input unit, a control unit, an engine driver and a turntable, as well as a magnetic field sensor and an indication device, while the second input and output of the unit controls are connected to the output of the magnetic field sensor and the input of the indicating device, respectively, in addition, the permanent magnet is made in the form of a cylinder of rotation and is placed on a turntable, the axis of rotation of which is perpendicular to the generatrix of the cylinder of rotation and passes through its center of mass.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где обозначено: 1 - блок ввода данных, 2 - блок управления, 3 - драйвер двигателя, 4 - опорно-поворотное устройство, 5 - постоянный магнит в виде цилиндра вращения, 6 - датчик магнитного поля, 7 - устройство индикации. 8 - ось симметрии постоянного магнита в виде цилиндра вращения, 9 - ось вращения опорно-поворотного устройства, 10 - центр масс постоянного магнита в виде цилиндра вращения. Для данной фигуры точка расположение центра масс совпадает с ее центром симметрии и лежит на середине оси симметрии цилиндра вращения [Александров А.Д., Вернер А.Л., Рыжик В.И. Стереометрия. Геометрия в пространстве: Учеб. пособие - Висагинас, Alfa, 1998. - 576 с. см. стр. 137],

Figure 00000005
- вектор индукции магнитного поля на поверхности магнита.The essence of the invention is illustrated in Fig. 1 and FIG. 2, where it is indicated: 1 - data input unit, 2 - control unit, 3 - motor driver, 4 - turntable, 5 - permanent magnet in the form of a rotation cylinder, 6 - magnetic field sensor, 7 - display device. 8 - axis of symmetry of the permanent magnet in the form of a cylinder of rotation, 9 - axis of rotation of the turntable, 10 - center of mass of the permanent magnet in the form of a cylinder of rotation. For this figure, the location of the center of mass coincides with its center of symmetry and lies in the middle of the symmetry axis of the cylinder of rotation [Aleksandrov A.D., Werner A.L., Ryzhik V.I. Stereometry. Geometry in space: textbook. allowance - Visaginas, Alfa, 1998. - 576 p. see page 137],
Figure 00000005
- Vector of the magnetic field induction on the surface of the magnet.

Устройство для создания вращающегося дипольного магнитного поля работает следующим образом.A device for creating a rotating dipole magnetic field works as follows.

Постоянный магнит в виде цилиндра вращения 5 размещен на опорно-поворотном устройстве 4 таким образом, что его ось симметрии совпадает с осью вращения опорно-поворотного устройства 9. Опорно-поворотное устройство приводит во вращение постоянный магнит с угловой частотой ω. При вращении магнита с частотой ω, вектор индукции магнитного поля совершает вращения вокруг оси вращения 8 угловой частотой со. Таким образом, в пространстве создается вращающееся переменное магнитное поле с индукцией В, распределение которого в пространстве можно достаточно точно описать формулой (1). Индукция магнитного поля вдоль оси цилиндра 8 определяется в соответствии с выражением:A permanent magnet in the form of a cylinder of rotation 5 is placed on the turntable 4 in such a way that its axis of symmetry coincides with the axis of rotation of the turntable 9. The turntable rotates the permanent magnet with an angular frequency ω. When the magnet rotates with a frequency ω, the magnetic field induction vector rotates around the rotation axis with an angular frequency ω. Thus, a rotating alternating magnetic field with induction B is created in space, the distribution of which in space can be quite accurately described by formula (1). The magnetic field induction along the axis of the cylinder 8 is determined in accordance with the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

где μ0 - магнитная постоянная, Mm - магнитный момент постоянного магнита, R - расстояние до точки определения магнитной индукции от оси вращения 9. Отметим, что такое распределение поля, в соответствии формулой (1 и 2), наблюдается на расстоянии R в 5÷10 раз превышающей размеры цилиндра.where μ 0 is the magnetic constant, M m is the magnetic moment of the permanent magnet, R is the distance to the point of determining the magnetic induction from the axis of rotation 9. Note that such a field distribution, in accordance with formulas (1 and 2), is observed at a distance R of 5 ÷10 times the size of the cylinder.

С помощью блока ввода данных 1 на блок управления подается сигнал, содержащий информацию о требуемой частоте вращения переменного магнитного поля ƒ0=2πω0 постоянного магнита в виде цилиндра вращения 5.Using the data input unit 1, a signal is sent to the control unit containing information about the required rotational speed of the alternating magnetic field ƒ 0 =2πω 0 of the permanent magnet in the form of a rotation cylinder 5.

Блок управления 2 подает сигнал на драйвер 3, который увеличивает ток двигателя опорно-поворотного устройства 4, что вызывает вращение постоянного магнита в виде цилиндра вращения 5. В пространстве возникает вращающееся магнитное поле:The control unit 2 sends a signal to the driver 3, which increases the current of the slewing device motor 4, which causes the permanent magnet to rotate in the form of a rotation cylinder 5. A rotating magnetic field arises in space:

Figure 00000007
Figure 00000007

где Bm - амплитуда переменного поля, ω [рад] - угловая частота, ƒ[оборотов/секунду] - частота, ϕ - начальная фаза. На заданном расстоянии от постоянного магнита в виде цилиндра вращения 5 размещают датчик магнитного поля 6, на выходе которого присутствует напряжение не менее 1,0 вольта:where B m is the amplitude of the alternating field, ω [rad] is the angular frequency, ƒ[revolutions/second] is the frequency, ϕ is the initial phase. At a given distance from the permanent magnet in the form of a cylinder of rotation 5, a magnetic field sensor 6 is placed, at the output of which there is a voltage of at least 1.0 volts:

Figure 00000008
Figure 00000008

где S - эффективная площадь датчика магнитного поля 6.where S is the effective area of the magnetic field sensor 6.

Этот сигнал поступает на блок управления 2, где вычисляется его частота ƒ и амплитуда Um. Последняя величина позволяет вычислить и амплитуду переменного магнитного поля Bm в соответствии с выражением Bm=Um/kД, где kД[В/Тл] - коэффициент преобразования датчика, определяемый экспериментально.This signal is sent to the control unit 2, where its frequency ƒ and amplitude U m are calculated. The latter value allows you to calculate the amplitude of the alternating magnetic field B m in accordance with the expression B m =U m /k D , where k D [V/Tl] is the conversion coefficient of the sensor, determined experimentally.

В блоке управления 2 частота сигнала ƒ сравнивается с частотой ƒ0, и далее принимается решение по регулировке тока поступающего на электродвигатель опорно-поворотного устройства, до тех пор, пока частота вращения магнита, а равно частота переменного магнитного поля, не будут равны заданной частоте f0. К блоку управления 2 подключено устройство индикации 7, на экране которого отображаются следующие параметры: частота вращения магнита (частота переменного поля) ƒ, величина заданной частоты ƒ0 и амплитуда переменного магнитного поля Bm.In the control unit 2, the signal frequency ƒ is compared with the frequency ƒ 0 , and then a decision is made to adjust the current supplied to the slewing motor until the rotation frequency of the magnet, as well as the frequency of the alternating magnetic field, are equal to the specified frequency f0 . The display device 7 is connected to the control unit 2, the screen of which displays the following parameters: the frequency of rotation of the magnet (frequency of the alternating field) ƒ, the value of the specified frequency ƒ 0 and the amplitude of the alternating magnetic field B m .

Изобретение может быть реализовано с помощью известных радиотехнических элементов и материалов, выпускаемых промышленностью.The invention can be implemented using well-known radio elements and materials produced by the industry.

Назначение элементов понятно из их названия.The purpose of the elements is clear from their names.

Блок ввода информации 1 может быть реализован с помощью клавиатуры [смотри https://amperka.ru/product/raspberry-pi-keyboard-original].Information input block 1 can be implemented using the keyboard [see https://amperka.ru/product/raspberry-pi-keyboard-original].

Блок управления 2 может быть выполнен в виде одноплатного компьютер Raspberry Pi 4 Model В [смотри https://amperka.ru/product/raspberry-pi-4-model-b-4-gb] с платой расширения АЦП/ЦАП для Raspberry Pi (AD/DA) [https://miniboard.com.ua/platy-rasshireniya/184-acpcap-plata-rasshireniya-dlya-raspberry-pi-adda.html].Control unit 2 can be made as a Raspberry Pi 4 Model B single-board computer [see https://amperka.ru/product/raspberry-pi-4-model-b-4-gb] with an ADC/DAC expansion board for Raspberry Pi (AD/DA) [https://miniboard.com.ua/platy-rasshireniya/184-acpcap-plata-rasshireniya-dlya-raspberry-pi-adda.html].

Драйвер двигателя 3 может быть реализован с помощью блока L298N. [https://3d-diy.ru/wiki/arduino-moduli/drayver-dvigatelya-1298n/]Motor driver 3 can be implemented using the L298N block. [https://3d-diy.ru/wiki/arduino-moduli/drayver-dvigatelya-1298n/]

Опорно-поворотное устройство 4 предназначено для позиционирования и вращения постоянного магнита с заданной скоростью. Опорная часть устройства может быть выполнена из немагнитных материалов (текстолит, углепластик и т.п.). Поворотная часть устройства может быть выполнена на основе электродвигателя постоянного тока со стабилизацией частоты вращения типа ДПМ-25-Н1-01 [https://www.td-electroprivod.ru/elektrodvigateli-maloj-moschnosti-dlya-avtomatizacii-i-mehan/dpm-elektrodvigateli-postoyannogo-toka-kollektornye/].The slewing device 4 is designed for positioning and rotating the permanent magnet at a given speed. The supporting part of the device can be made of non-magnetic materials (textolite, carbon fiber, etc.). The rotary part of the device can be made on the basis of a DC motor with speed stabilization type DPM-25-N1-01 [https://www.td-electroprivod.ru/elektrodvigateli-maloj-moschnosti-dlya-avtomatizacii-i-mehan/ dpm-elektrodvigateli-postoyannogo-toka-kollektornye/].

Для проверки работоспособности изобретения использовался постоянный неодимовый магнит (Nd-Fe-B) в виде диска диаметром 50 мм и высотой 30 мм, с аксиальной (осевой) намагниченностью, с магнитным моментом Mm=53 А⋅м2. С помощью электродвигателями ДПМ-25-Н1 диск вращался с частотой 110 об/с. Измеренные зависимости амплитуды индукции магнитного поля от расстояния до предлагаемой магнитной системы были пропорциональны

Figure 00000009
Это подтверждает то, что создаваемое магнитное поле является дипольным.To test the performance of the invention, a permanent neodymium magnet (Nd-Fe-B) was used in the form of a disk with a diameter of 50 mm and a height of 30 mm, with axial (axial) magnetization, with a magnetic moment M m =53 A⋅m 2 . With the help of DPM-25-N1 electric motors, the disk rotated at a frequency of 110 rpm. The measured dependences of the magnetic field induction amplitude on the distance to the proposed magnetic system were proportional to
Figure 00000009
This confirms that the generated magnetic field is dipole.

На расстоянии R=0.1 м амплитуда индукции переменного магнитного поля с частотой 110 Гц была равна 0.01 Тл, а при R=35 м составляла 2⋅10-10 Тл, что уверенно регистрируется современными магнитометрическими датчиками. Размер области, в которой создается магнитное поле, может быть увеличен за счет увеличения магнитного момента постоянного магнита, который, в первом приближении, прямо пропорционален его объему.At a distance of R=0.1 m, the amplitude of the induction of an alternating magnetic field with a frequency of 110 Hz was 0.01 T, and at R=35 m it was 2⋅10 -10 T, which is reliably recorded by modern magnetometric sensors. The size of the area in which the magnetic field is created can be increased by increasing the magnetic moment of the permanent magnet, which, in the first approximation, is directly proportional to its volume.

В данном изобретении для создания переменного вращающегося дипольного магнитного поля не требуются усилители мощности, генераторы и источники питания, что существенно упрощает устройство. При работе предлагаемого устройства не происходит нагрев магнитной системы в силу отсутствия вихревых токов в объеме магнита, что обеспечивает высокую стабильность параметров создаваемого вращающегося магнитного поля. Также отсутствуют внешние конструктивные элементы, искажающие пространственное распределение индукции магнитного поля, соответствующее магнитному диполю. Использование такого источника вращающегося дипольного магнитного поля в системах навигации повышает точность решения навигационных задач.In this invention, power amplifiers, generators and power supplies are not required to create an alternating rotating dipole magnetic field, which greatly simplifies the device. During the operation of the proposed device, the magnetic system does not heat up due to the absence of eddy currents in the volume of the magnet, which ensures high stability of the parameters of the generated rotating magnetic field. There are also no external structural elements that distort the spatial distribution of the magnetic field induction corresponding to the magnetic dipole. The use of such a source of a rotating dipole magnetic field in navigation systems improves the accuracy of solving navigation problems.

Таким образом, предложенное устройство по сравнению с известными является в технической реализации более простым и создает дипольное вращающееся магнитное поле в пространстве за пределами магнитной системы с более стабильными параметрами (амплитудой магнитной индукции и ее фазой), практически не зависящими как от температуры окружающей среды, так и самой магнитной системы.Thus, the proposed device, in comparison with the known ones, is technically simpler and creates a dipole rotating magnetic field in space outside the magnetic system with more stable parameters (magnetic induction amplitude and its phase), practically independent of both ambient temperature and and the magnetic system itself.

Следовательно, предлагаемое изобретение, обладает новизной, полезностью и реализуемостью, и может быть применено в магнитометрических системах навигации и позиционирования.Therefore, the proposed invention is novel, useful and feasible, and can be applied in magnetometric navigation and positioning systems.

Claims (1)

Устройство для создания вращающегося дипольного магнитного поля, содержащее вращающийся постоянный магнит, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные блок ввода данных, блок управления, драйвер двигателя и опорно-поворотное устройство, а также датчик магнитного поля и устройство индикации, при этом вторые вход и выход блока управления соединены с выходом датчика магнитного поля и входом устройства индикации соответственно, кроме того, постоянный магнит выполнен в виде цилиндра вращения и размещен на опорно-поворотном устройстве, ось вращения которого перпендикулярна образующей цилиндра вращения и проходит через его центр масс.A device for creating a rotating dipole magnetic field, containing a rotating permanent magnet, characterized in that additionally connected in series data input unit, control unit, motor driver and turntable, as well as a magnetic field sensor and an indication device, while the second input and the output of the control unit is connected to the output of the magnetic field sensor and the input of the indicating device, respectively, in addition, the permanent magnet is made in the form of a cylinder of rotation and is placed on a turntable, the axis of rotation of which is perpendicular to the generatrix of the cylinder of rotation and passes through its center of mass.
RU2022102258A 2022-01-31 Device for creating a rotating dipole magnetic field RU2789734C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2789734C1 true RU2789734C1 (en) 2023-02-07

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6626252B1 (en) * 2002-04-03 2003-09-30 Vector Magnetics Llc Two solenoid guide system for horizontal boreholes
RU2219497C1 (en) * 2002-04-01 2003-12-20 Смирнов Борис Михайлович Device determining coordinates of source of magnetic field from mobile object
RU2399143C2 (en) * 2005-08-12 2010-09-10 Пауэр Груп Интернэшнл, Инк. Self-tuning generator with permanent magnets
RU2713456C1 (en) * 2019-03-22 2020-02-05 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field
RU2756606C2 (en) * 2020-01-31 2021-10-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Apparatus for creating a low-frequency magnetic field

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2219497C1 (en) * 2002-04-01 2003-12-20 Смирнов Борис Михайлович Device determining coordinates of source of magnetic field from mobile object
US6626252B1 (en) * 2002-04-03 2003-09-30 Vector Magnetics Llc Two solenoid guide system for horizontal boreholes
RU2399143C2 (en) * 2005-08-12 2010-09-10 Пауэр Груп Интернэшнл, Инк. Self-tuning generator with permanent magnets
RU2713456C1 (en) * 2019-03-22 2020-02-05 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for determining coordinates of a mobile object using a magnetic field
RU2756606C2 (en) * 2020-01-31 2021-10-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Apparatus for creating a low-frequency magnetic field

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4803425A (en) Multi-phase printed circuit board tachometer
CN106895857B (en) Device for detecting the axial position of a rotor shaft and use thereof in a rotating machine
EP2533019A2 (en) System and method for providing control of an electric motor using inductive rotary sensor
US1947269A (en) Magneto-electric machine
US20180342933A1 (en) Halbach array for rotor position sensing
US20220011140A1 (en) Encoder system for a drive
US3433987A (en) Rotor without sticking moment
KR101324546B1 (en) Time difference generator using balance of both poles
RU2789734C1 (en) Device for creating a rotating dipole magnetic field
JP2017535243A (en) Apparatus and method for force compensation in electrical machines
JP3083242B2 (en) Vibration evaluation method of rotating body in static field
US2090521A (en) Accelerometer
Wex et al. Topology comparison and design of a slotted bearingless high-speed permanent magnetic synchronous machine
US5304876A (en) Electromagnetic bearing
US3248584A (en) Rotary variable electromagnetic coupling device
US1774458A (en) Compass
US8299781B2 (en) Reactance sensors of radial position for magnetic bearings and bearingless drives
Kharanaq et al. Analysis of winding arrangement on position error of axial flux wound-rotor resolver
CN112134468B (en) Alternating current phase-adjustable power supply based on rotating magnetic field
RU1793289C (en) Vacuum pressure gage
Liu et al. Design of Satellite Reaction Wheel with Flexible PCB Windings for Angular Momentum Optimization
Ren et al. Improvements on winding flux models for a slotless self-bearing motor
JP2018040659A (en) Ac magnetic field generator and hall effect measurement device
Witczak et al. Modal-frequency spectrum of magnetic flux density in air gap of permanent magnet motor
US2919406A (en) Power measuring instrument