Устройство для измерения потерь энергии на вращательное перемагничивание ферромагнитных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ НА ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащее источник постоянного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлению магнитного поля, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения чувствительности , оно снабжено съемной осью для вращения образца, расположенной в вилке, которая нанесена на трубку для подвода сжатого воздуха, измерительной катушкой, нанесенной на жесткий кольцевой каркас, выполненньзй с возможностью вращения вокруг образца таким образом, что его ось вращения проходит через центр образца вдоль направления намагничивающего поля и перпендикулярно оси вращения образца, а также С-образным магнитопроводом, полюса которого «g выполнены концентрически совпадающи (Л ми с исследуемым образцом и расположены от него на расстоянии, достаточном для свободного прохождения в зазоре измерительной катушки, при этом ось вращения образца перпенди- s кулярна оси вилки. сю со vj ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„10783 2 А

Ц5Ц 0 01 В 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ .Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3502755/18-21 (22) 20.10 ° 82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) A,Д.Абрамов, Г..С.Корзунин и Г.И.Ткаченко (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов

Уральского научного центра AH СССР и Комсомольский-на-Амуре политехнический;институт (53) 621.317.44 (088.8) (56) 1. Втюрин Н.И. "Известия АН

СССР сер . физич.", т. 16, 1952, 9 6, с. 690.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 706803, кл. G 01 R 33/12,,1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ HA ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ MATFPHAЛОВ, содержащее источник постояйного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлению магнитного поля, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения чувствительности, оно снабжено съемной осью для вращения образца, расположенной в вилке, которая нанесена на трубку для подвода сжатого воздуха, измерительной катушкой, нанесенной на жесткий кольцевой каркас, выполненный с возможностью вращения вокруг образца таким образом, что его ось вращения проходит через центр образца вдоль направления намагничивающего поля и перпендикулярно оси вращения образца, а также С-образным магнитопроводом, полюса которого щ выполнены концентрически совпадающими с исследуемым образцом и расположены от него на расстоянии, достаеанном для свободного пронаядення в зазоре измерительной катушки, при этом ось вращения образца перпенди- ф кулярна оси вилки.

1078372

Ю

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано . в электротехнической промышленности.

Известны устройства для измерения потерь энергии при вращательном перемагничивании ферромагнитных мате- 5 риалов путем вычисления площади между магнитограммами, полученными при вращении постоянного по величине магнитного поля вокруг образца в прямом и обратном направлении (1 . 10

Как правило, устройства такого типа очень сложны, процесс снятия магнитограмм на-них очень трудоемок, они позволяют определить потери тоЛько при статическом или квазистати- )5 ческом повороте магнитного поля, точность определения потерь невысокая.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для измерения потерь энергии на вращательное пере.магничивание ферромагнитных материа лов, содержащее источник постоянного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлению магнитного поля, и регистратор, а также измеритель крутящего момента, состоящий из стрелки-указателя, лимба и упругого подвеса (2 ).

В этом устройстве источник поля жестко связан со стрелкой-указателем и закреплен на упругом подвесе.

Оценка потерь производится по углу закручивания упругого подвеса, вызванному крутящим моментом взаимодействия вращающегося образца и магнитного поля.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повы- 40 шение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения потерь энергии на вращательное перемагничивание ферромагнитных мате- 4 о риалов, содержащее источник постоянного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлению магнитного поля, и регистратор, 50 снабжено съемной осью для вращения образца, расположенной в вилке, которая нанесена на трубку для подвода сжатого воздуха, измерительной. катушкой, нанесенной на жесткий кольцевой каркас, выполненный с возможностью вращения вокруг образца таким образом, что его ось вращения проходит через центр образца вдоль направления намагничивающего поля и перпендикулярно оси вращения образ- 60 ца, а также С-образным магнитопроводом, полюса которого выполнены концентрически совпадающими с исследуемым образцом и расположены от него на расстоянии, достаточном для 65 свободного прохождения в зазоре измерительной катушки, при этом ось вращения образца перпендикулярна оси вилки.

На чертеже представлена принципиальная схема, поясняющая работу устройства.

Устройство для измерения потерь энергии на вращательное перемагничивание ферромагнитных материалов, содержащее источник постоянного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлению магнитного поля и регистратор (не показан ), содержит съемную ось 1 для вращения образца 2, расположенную в вилке 3, которая нанесена на трубку 4 для подвода сжатого воздуха, измерительную катушку 5, нанесенную на жесткий кольцевой каркас (не показан }, выполненный с возможностью вращения вокруг образца 2 таким образом, что его ось вращения проходит через центр образца 2 вдоль направления намагничивающего поля и перпендикулярно оси 1 вращения образца, а также С-образный магнитопровод б полюса которого выполнены концентрически совпадающими с исследуемым образцом 2 и расположенный от него на расстоянии, достаточном для свободного прохождения в зазоре измерительной катушки 5, при это ось

1 вращения образца 2 перпендикулярна оси вилки 3, подшипники 7 вращениR измерительной катушки 5, токосъемные кольца 8 и щетки 9, стрелками на чертеже показано направление внешнего магнитного поля Н.

Устройство выполнено следующим образом. Образец 2 в форме диска диаметром 28 мм скреплен (склеен с миниатюрной крыльчаткой 10. Через центр образца 2 проходит ось 1, которая укреплена в вилке 3 скрепленной с трубкой 4 для подвода сжатого воздуха, которая одновременно явля-. ется держателем образца 2 в продолФном постоянном магнитном поле. Измерительная катушка 5 намотана на жесткий кольцевой каркас с выгибом под подшипники 7 и может вращаться вместе с ним вокруг оси, которая проходит через центр образца 2 вдоль направления силовых линий намагничивающего поля перпендикулярно оси вращения самого образца 2. Подшипники 7 и каркас измерительной катушки 5 немагнитные. Один из подшипников 7 имеет внутренний диаметр, достаточный для прохода держателя образца 2 ° Выводы измерительной катушки 5 соединены с токосъемными кольцами 8 с которыми контактируют щетки 9. Поперечный магнитопровод б выполнен из тонкой полоски мягкого

1078372

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 железа, полюса его выбраны по окружности, концентрической к окружности образца 2 и находятся от него на таком расстоянии, чтобы в образовавшийся между полюсом и образцом зазор свободно проходила измерительная катушка 5 при своем вращении.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленный для измерения образец 2 с закрепленной крыльчаткой 10

10 и отверстием в центре укрепляется на оси 1 в вилке 3. Через трубку 4 подается струя воздуха с регулируемой интенсивностью. Образец 2 раскручивается до некоторой постоян- 15 ной скорости. Число оборотов образца 2 в единицу времени фиксируется строботахометром (не показан), для чего лопасти крыльчатки 10 выкрашены полосками. Включается постоянное внешнее магнитное поле. При резком повороте измерительной катушки 5 на 180 из положения, когда плоскость витков ее перпендикулярна плоскости образца 2, производится отсчет показаний измерительного прибора. Наведенная при этом в измерительной катушке 5 ЭДС пропорциональна числу витков в катушке 5, скорости ее вращения и величине нормальной составляющей In вектора намагниченности 1 образца 2. Поскольку внешнее поле в зоне поворота измерительной катушки 5 однородно, то оно не наводит в ней дополнительной ЭДС. 35

Намагниченность )5 анизотропного образца 2 даже в сильных магнитных полях не совпадает с направлением внешнего поля Н, поэтому возникает нормальная составляющая (к направ- 40 лению поля) ?, которая равна — I sincL, п где cL — угол между I и Н.

По определению потеРи энергии P 45 на вращательное перемагничивание равны Я

P=8 I dd,, О

50 т.е., измеряя среднее значение за;висимости I„(d) за период, определяем потери энергии на вращательное перемагничивание. Поскольку скорость поворота измерительной катушки 5 на порядок больше скорости вращения образца 2 мы получаем возможность измерения мгновенных значений I„ „ а значит, и возможность анализа зависимости мгновенных значений потерь от угла поворота, от скорости 60 вращения, от величины напряженности поля внутри периода в продолжении

ВНИИПИ Заказ 957/40 одного оборота, т.е. значительно расширяет функциональные возможности устройства. С целью увеличения чувствительности в устройство введен поперечный магнитопровод б, выполненный из тонкого листа мягкого железа (полоска) . Сильное внешнее поле не влияет на магнитопровод б, так как в поперечном направлении он имеет большой размагничивающий фактор.

Дополнительный магнитопровод б не создает поперечного поля. Для измерения потерь энергии необходимо измерить нормальную составляющую вектора намагниченности, т.е. ту ее часть, которая в диске образца направлена перпендикулярно к направлению внешнего намагничивающего поля. Ввиду того, что испытуемый образец 2 представляет собой диск небольшого (28 мм) диаметра, нормальная составляющая вектора намагниченности (как индукция в любом относительно коротком образце) оказывается ослабленной из-эа действия размагничивающего поля образца 2. В этом случае дополнительный магнитопровод б устраняет влияние размагничивающего фактора, позволяя нормальной составляющей вектора намагниченности замкнуться через него. Этим увеличивается величина потока, обусловленного нормальной

:составляющей вне образца 2 (в зазоре между образцом 2 и магнитопроводом б), и тем самым повышается чувствительность устройства.

Устройство позволяет проверить образец 2 при одном определенном угле (т.е. по одному направлению), если скорости вращения образца 2 и катушки 5 строго фиксированы, или сканировать по углу, если скорости образца 2 и катушки 5 рассогласованы. Процесс измерения может быть автоматизирован.

Технико-экономическая эффективность устройства состоит в значительном расширении его функциональных возможностей (частота вращения образца 2 может быть доведена до

100 Гц, напряженность внешнего поля может быть увеличена в 2-3 раза по сравнению с известным устройством, так как источник поля стационарный ), а также в получении новой возможности изучения мгновенных значений потерь энергии на вращательное перемагничивание на любом участке периода при динамическом вращении образца 2 с относительно невысокой скоростью, что невозможно осуществить ни на одной известной ранее установке. тираж 711 Подписное