Намагничивающее устройство для магнитоизмерительных систем

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ НАМАГНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Осипов Александр Александрович Пиунов Владлен Даниэлевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси(57) Намагничивающее устройство для магнитоизмерительных систем, содержащее подсоединенный к источнику питания многовитковый соленоид, длина которого значительно превышает его средний радиус, и две одинаковые кольцевые обмотки, расположенные поверх соленоида вблизи его торцов и соединенные с ним последовательно-согласно, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит поверх соленоида две одинаковые кольцевые обмотки, расположенные симметрично относительно центра соленоида и соединенные с ним и первыми двумя кольцевыми обмотками последовательно-согласно либо последовательно-встречно, причем длина кольцевых обмоток значительно меньше длины соленоида и они могут перемещаться вдоль его оси. 21682005.09.30 Полезная модель относится к области магнитных измерений и может быть использована, в частности, для намагничивания и перемагничивания изделий из магнитомягких материалов при определении их магнитных характеристик. Известно устройство для намагничивания и перемагничивания изделий из магнитомягких материалов, состоящее из подключенного к источнику питания многовиткового соленоида, длина которого значительно превышает его внутренний радиус 1. Недостатком данного устройства является малая протяженность его рабочей области(рабочая область - область с высокой однородностью магнитного поля, по 2 для магнитомягких материалов неоднородность магнитного поля в рабочей области не должна превышать 1 ) относительно размеров и массы соленоида. Известно также устройство для намагничивания и перемагничивания изделий из магнитомягких материалов, состоящее из подключенного к источнику питания многовиткового соленоида, намотанного на эллипсоидальный каркас 1. Недостатком данного устройства является то, что несмотря на приемлемое соотношение между длиной рабочей зоны и длиной эллипсоидального соленоида абсолютная величина этой зоны не может быть достаточно большой из-за невозможности изготовить эллипсоидальный соленоид на требуемые для испытаний поля (более 200-300 А/см). Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство 1, содержащее подключенный к источнику питания многовитковый соленоид,длина которого значительно превышает его радиус, и две одинаковые кольцевые обмотки,расположенные поверх соленоида вблизи его торцов и соединенные с ним последовательновстречно. Недостатком данного устройства является малая протяженность его рабочей области относительно размеров и массы соленоида. Задачей настоящей полезной модели является создание намагничивающего устройства с длиной рабочей области, позволяющей испытывать образцы заданной длины (длина рабочей области должна быть больше длины образца) при его минимальных размерах и массе. Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что она содержит подсоединенный к источнику питания многовитковый соленоид, длина которого значительно превышает его радиус, две одинаковые кольцевые обмотки, расположенные поверх соленоида вблизи его торцов и соединенные с ним последовательно-согласно, две одинаковые кольцевые обмотки, расположенные поверх соленоида симметрично относительно его центра и соединенные с ним и с первыми двумя кольцевыми обмотками последовательносогласно либо последовательно-встречно, причем длина кольцевых обмоток значительно меньше длины соленоида, и они могут перемещаться вдоль его оси. В отличие от известного устройства в предлагаемой полезной модели дополнительно введены две одинаковые кольцевые обмотки, расположенные поверх соленоида симметрично относительно его центра и соединенные с ним и первыми кольцевыми обмотками последовательно-согласно либо последовательно-встречно, причем длина всех кольцевых обмоток значительно меньше длины соленоида, и они могут перемещаться вдоль его оси. На фиг. 1 схематически представлена конструкция соленоида с дополнительными обмотками в разрезе. На фиг. 2 показана электрическая схема устройства (а) с последовательно-согласно,б) с последовательно-встречно подключенными дополнительными кольцевыми обмотками, где н - начало обмотки, к - конец обмотки. На фиг. 3 приведено распределение напряженности магнитного полявдоль оси соленоида относительно напряженности магнитного поля 0 в его центре по первому аналогу (кривая 1) и по прототипу (кривая 2). 21682005.09.30 На фиг. 4 представлено распределение напряженности магнитного полявдоль оси соленоида относительно напряженности магнитного поля 0 в его центре по предлагаемой полезной модели. Намагничивающее устройство для магнитоизмерительных систем состоит (фиг. 1) из многовиткового соленоида 1, двух одинаковых кольцевых обмоток 2, расположенных поверх соленоида 1 вблизи его торцов и соединенных с соленоидом последовательносогласно, двух дополнительных кольцевых обмоток 3, расположенных поверх соленоида симметрично относительно его центра и блока питания (на фиг. 1 не показан). Работает устройство следующим образом. Испытуемый образец помещают в рабочую область 4 (фиг. 1) устройства, соединенного с источником питания в соответствии с электрической схемой (фиг. 2). При прохождении тока через соленоид 1 и кольцевые обмотки 2 и 3 испытуемый образец намагничивается или перемагничивается в соответствии с тем, как изменяется ток источника питания. Требуемая по нормативным документам однородность магнитного поля в рабочей области устройства достигается за счет компенсации спада магнитного поля вдоль оси соленоида полем кольцевых обмоток. Причем спад поля соленоида вдоль оси в области его торцов компенсируется полем кольцевых обмоток 2, предварительно установленных путем их перемещения вдоль оси соленоида так, чтобы эта компенсация была максимальной. Неоднородность магнитного поля соленоида вдоль оси в его центральной части компенсируется дополнительными кольцевыми обмотками 3, предварительно установленными путем их перемещения вдоль оси соленоида так, чтобы эта компенсация также была максимальной. При этом для разных размеров соленоида и требуемой длины рабочей области дополнительные кольцевые обмотки могут подключаться ко всей цепи последовательно-согласно либо последовательно-встречно. Например, для соленоида длиной 350 мм, средним радиусом 44 мм и толщиной намотки 30 мм неоднородность магнитного поля не превышает 1 на расстоянии до 55 мм от центра (кривая 1 на фиг. 3). Поэтому в этом соленоиде можно испытывать образцы длиной только до 110 мм 2. При использовании зафиксированных на торцах соленоида компенсирующих кольцевых обмоток 2 со средним радиусом 53 мм, толщиной 15 мм и длиной 20 мм, содержащих каждая по 110 витков провода и расположенных на расстоянии 161 мм от центра соленоида каждая, неоднородность поля менее 0,5 обеспечивается в области 75 мм, то есть образец может иметь длину 150 мм (кривая 2 на фиг. 3). При подключении дополнительно кольцевых обмоток 3 (согласно полезной модели) со средним радиусом 50 мм, толщиной 1,6 мм и длиной 7 мм каждая, содержащих по 4 витка провода и расположенных на расстоянии 49 мм от центра соленоида, неоднородность поля менее 0,5 обеспечивается в области 120 мм, то есть намагничивающее устройство может быть применено для намагничивания образцов длиной до 240 мм, что значительно больше, чем у аналога и у прототипа. Эффективность предлагаемой модели обусловлена тем, что за счет введения дополнительных кольцевых обмоток, позволяющих компенсировать неоднородность поля в средней части соленоида, обеспечивается требуемая по нормативной документации однородность поля вдоль оси устройства при заданной длине рабочей области, что позволяет оптимизировать размеры и вес намагничивающего устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.