SI25435A - Priprava za mnogopolno magnetenje - Google Patents

Abstract

Izum opisuje konstrukcijo priprave za mnogopolno magnetenje, ki zagotavlja serijsko magnetenje mnogopolnih magnetnih cevk iz trajno magnetnega materiala tako, da si od dna cevke do vrha cevke serijsko sledijo simetrični in izmenično nasprotni magnetni poli.

Description

Priprava za mnogopolno magnetenje

Področje tehnike

Izum sodi v področje naprav in postopkov za magnetenje trdomagnetnih materialov, bolj natančno v področje mnogopolnih magnetilnih naprav.

Int.Cl. : H01F 13/00

Tehnični problem

Tehnični problem, ki ga rešuje izum je konstrukcijska zasnova priprave za mnogopolno magnetenje, ki omogoča pulzno več polno radialno magnetenje cevastih trajnih magnetov po višini cevke, tako da si od dna cevke do vrha cevke serijsko sledijo simetrični in izmenično nasprotni magnetni poli.

Cilj tega izuma je izdelati pripravo za mnogopolno magnetenje, ki bo omogočala radialno večpolno magnetenje trdomagnetnih materialov po višini koaksialne cevke, ki za doseganje točke magnetnega nasičenja potrebujejo zelo veliko magnetno poljsko jakost, skoncentrirano na točno določenih področjih.

Dodatni cilj tega izuma je, da bo priprava za mnogopolno magnetenje trajno zdržala velike mehanske obremenitve, ki so posledica magnetnih sil močnega magnetnega polja, ki nastaja pri velikih tokovnih impulzih.

Dodatni cilj tega izuma je, da bo priprave za mnogopolno magnetenje lahko serijsko proizvajala radialno večpolno magnetene koaksialne cevke z ponovljivo porazdelitvijo magnetih polov, kar bo omogočalo doseganje, večjih natančnosti integriranih linearnih dajalnikov pomika v serijski proizvodnji linearnih motorjev v katerih se radialno večpolno magnetena koaksialna cevka uporablja kot gibajoči del motorja.

Znano stanje tehnike

Iz patentne literature je znan primer večpolnega radialnega magnetenja, ki ga opisuje patent US5374915. Princip, ki ga patent opisuje omogoča magnetenje samo enega polovega para z enim tokovnim sunkom. Prav tako v patentni literaturi lahko najdemo opise linearnih cevastih motorjev z radialno magnetnimi cevastimi trajnimi magneti, ki pa niso multipolni pač pa so sestavljeni iz posameznih magnetnih obročev. Fizikalni princip delovanja dvofaznih koračnih in tri ali več faznih brezkrtačnih linearnih cevastih motorjev z radialno magnetenimi cevastimi obroči nam opisuje patent US5598044.

Opis rešitve

Predmet izuma je izdelava priprave za mnogopolno magnetenj e, ki omogoča mnogopolno radialno magnetenj e cevastih trajnih magnetov po višini cevke iz trajno magnetnega materiala, kjer si od dna cevke do vrha cevke serijsko sledijo simetrični in izmenično nasprotni magnetni poli.

Konstrukcijska izboljšava in delovanje priprave za mnogopolno magnetenje bo v nadaljevanju podrobneje opisan s pomočjo slik, ki kažej o:

Slika 1 - vzdolžni presek priprave po izumu

Slika 2 - osno simetrični presek priprave s potekom magnetnih silnic pri pozitivnem vzbujanju magnetilnega navitja

Slika 3 - osno simetrični presek priprave s prikazanimi silami na vodnike

Slika 4 - osno simetrični presek naprave s prikazanimi silami na vodnike in indukcijske obroče

Slika 5 - stanje tehnike, linearni motor z radialno magnetenimi cevastimi obroči

Kot prikazuje slika 1 je magnetilna priprava , ki je predmet tega izuma sestavljena iz:

- nosilno ohišje

- diskasti kratkostični obroči

- trajni magnet

- ovoj navitja

- cevasti kratkostični obroči

Kot prikazuje slika 1 je v utore nosilnega ohišja 1 navita električno prevodna izolirana žica tako, da formira ovoje navitja 4 ki predstavljajo tokovne zanke, ko skozi električno prevodno žico steče električni tok. Število ovojev navitja 4, ki so lahko v posameznem utoru nosilnega ohišja 1 pripada množici pozitivnih celih števil {1,2,3,...}. Smer navijanja električno prevodne žice je v vsakem utoru izmenično nasprotna zato se med utori, ko skozi električno prevodno žico steče električni tok, generira magnetni pretok, ki formira magnetni pol kateri ima najmočnejše magnetno polje in radialno usmerjenost ravno na sredini med utoroma. Število tako formiranih magnetnih polov med pari utorov z ovoji navitja 4, ki jih ima lahko nosilno ohišje 1 po izumu, pripada množici pozitivnih celih števil {1,2,3,. Vsi ovoji električno prevodne žice skupaj predstavljajo magnetilno navitje. Na vrhu in na dnu nosilnega ohišja so nameščeni kratkostični obroči 2 in 5 vzporedni prvemu in zadnjemu utoru v nosilnem ohišju 1.

Slika 1 opisuje primer, ko trajni magnet, ki ga magnetimo objema magnetilno navitje iz zunanje strani. Tako namagneteni magneti se lahko uporabljajo v aktuatorjih, kjer se magnet giblje znotraj vzbujalnega navitja. Za aktuatorje kjer gibajoči magnet koaksialno objema vzbujalno navitje pa se magnete magneti tako, da se cevasti trajni magnet (3), ki ga magnetimo, nahaja na notranji strani magnetilnega navitja (ni na sliki).

V primeru miniaturizacije priprave za mnogopolno magnetenje, ko je zaradi dimenzij oteženo navijanje električno prevodne žice se priprava lahko naredi tudi iz električno prevodne cevi kjer material, ki drugače predstavlja nosilno ohišje, odstranimo z postopki za odvzemanje materiala kot so lasersko ali klasično rezanje ter žična ali potopna erozija. Tako nam ostane samo električno prevodno telo ki predstavlja magnetilno navitje in ima formirane izmenično nasprotne ovoje navitja 4, kot nam jih opisuje izum, nosilno ohišje pa naredimo tako, da dobljeno električno prevodno telo zalijemo z sintetično smolo.

Slika 2 opisuje stanje, ko magnetilno navitje pozitivno vzbujamo in tokovni sunek ustvari tokovne zanke ter generira magnetni pretok. Puščice prikazujejo halbachov potek magnetnega pretoka skozi trajni magnet, ki se namagneti tako, da si od dna cevke do vrha cevke serijsko sledijo simetrični in izmenično nasprotni magnetni poli.

Pri negativnem vzbujanju magnetilnega navitja dobimo enako porazdelitev magnetnih polov s to razliko, da so polaritete med seboj ravno zamenjane.

Tako mnogopolno namagnetene koaksialne trajno magnetne cevke lahko zaporedno sestavljamo v daljše cevke primerne za uporabo v linearnih cevastih motorjih.

Slika 3 opisuje porazdelitev magnetnih sil na ovoje navitja 4 med samim magnetenjem, ki jih povzroči potrebno močno magnetno polje, ko skozi navitje steče močan električni tokovni impulz reda 10.000 Amperov in več. Pri tem se magnetne sile na ovoje navitja 4 med sosednjimi notranjimi poli med seboj v večji meri izničijo, medtem ko na zunanje ovoje na dnu in na vrhu nosilnega ohišja 1 delujejo izjemno velike magnetne sile reda več 1000 Newtonov v smereh, ki jih prikazujejo temnejše puščice. Ker razdalja med ovoji navitja 4 in trajnega magneta 3 zaradi učinkovitega magnetenja mora biti čim manjša, je zunanje ovoje navitja 4 izredno težko učinkovito mehansko učvrstiti tako, da bi preživeli večkratno mehansko obremenitev reda več 1000 Newtonov.

Slika 4 prikazuje izboljšavo, ki je predmet patenta in omogoča večkratno zaporedno mnogopolno magnetenje brez mehanskih poškodb magnetilne priprave, ki bi jih povzročile magnete sile med magnetenjem, zato je taka priprava primerna za serijsko proizvodnjo.

Izboljšavo nam omogočajo kratkostični obroči, ki so dodani na dnu in na vrhu nosilnega ohišja 1 in so iz električno prevodnega materiala tako, da se v njih ob tokovnem impulzu inducira močan kratkostični tok usmerjen ravno obratno kot vzbujalni tok v najbližjih ovojih navitja 4. Inducirani kratkostični tok v kratkostičnih obročih generira močno magnetno polje, ki ustvari magnetno silo v taki smeri, da skoraj izniči magnetno silo na sosednje ovoje navitja 4.

Robna sila reda več 1000 Newtonov pa se prenese na kratkostične obroče v smereh, ki jih prikazujejo temnejše puščice. Ker so kratkostični obroči 2 in 5 izven območja trajnega magneta 3, ki ga magnetimo, jih lahko učinkovito učvrstimo z lepljenjem, zabrizgavanjem in z zunanjimi oporami tako, da so sposobni zdržati opisane velike sile.

Da znižamo izgube zaradi vrtinčnih tokov, ki nastanejo v kratkostičnih obročih ob tokovnem impulzu skozi ovoje navitja 4 so kratkostični obroči lahko sestavljeni iz dveh ali več diskastih kratkostičnih obročev 2 ali iz dveh ali več cevastih kratkostičnih obročev 5.

Claims (6)

1. Patentni zahtevki

   1. Priprave za mnogopolno magnetenj e je značilen po tem, da je sestavljen iz nosilnega ohišja (1), kratkostičnih obročev (2) in (5) in električno prevodnega navitja (4)nameščenega v utore med prvim in zadnjim ter zvezanega tako, da tvori zaporedje nasprotnih tokovnih zank, ko skozi navitje steče električni tok.
2. 2. Priprave za mnogopolno magnetenje iz zahtevka 1 značilen po tem, da so nanjo nameščeni električno prevodni kratkostični obroči(2) in (5) vzporedno z prvim in zadnjim utorom na nosilnem ohišju (1).
3. 3. Priprave za mnogopolno magnetenje iz zahtevka 1 značilen po tem, da so nanjo nameščeni električno prevodni kratkostični obroči (2) in (5) vzporedno z prvim in zadnjim utorom na nosilnem ohišju (1) in jih sestavljata dva ali več električno prevodnih diskov.
4. 4. Priprave za mnogopolno magnetenje iz zahtevka 1 značilen po tem, da so nanjo nameščeni električno prevodni kratkostični obroči (2) in (5) vzporedno z prvim in zadnjim utorom na nosilnem ohišju (1) in jih sestavlja dve ali več električno prevodnih koaksialnih cevk.
5. 5. Priprave za mnogopolno magnetenje iz zahtevka 1 značilen po tem, da cevasti trajni magnet (3) ki ga magnetimo, objema magnetilno navitje iz zunanje strani.
6. 6. Priprave za mnogopolno magnetenje iz zahtevka 1 značilen po tem, da se cevasti trajni magnet (3) , ki ga magnetimo, nahaja na notranji strani magnetilnega navitja.