Магнитная многополюсная система
Изобретение относится к области электротехники и магнитной сепарации и может быть использовано в механизмах по разделению магнитных и немагнитных материалов в электрических машинах с применением постоянных магнитов. Магнитная многополюсная система состоит из блоков полюсных постоянных магнитов и межполюсных постоянных магнитов, укрепленных на основании, при этом каждый блок полюсных постоянных магнитов состоит из трех постоянных магнитов, средний из которых выполнен высокоэнергетическим, а два боковых со средними значениями магнитных свойств. Каждый последующий полюсный блок имеет противоположное направление магнитного поля по отношению к предыдущему. Технический результат заключается в снижении стоимости магнитных систем и повышении эффективности работы электрических машин и сепараторов. 1 табл., 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и магнитной сепарации и может быть использовано в механизмах по разделению магнитных и немагнитных материалов, в электрических машинах с применением постоянных магнитов.
Известны многополюсные магнитные системы, применяемые в конструкциях магнитных сепараторов барабанного типа, служащих для разделения магнитных и немагнитных материалов (патенты RU №2185248, 2229343, 2165305, 2220774, МПК В03С 1/06-1/14).
Основными недостатками магнитных систем, установленных в перечисленных конструкциях, являются их сложность и невысокие значения магнитной индукции и магнитного потока на расстоянии от рабочей поверхности, что снижает эффективность процесса сепарации или понижает рабочие характеристики электрической машины.
В качестве прототипа выбрана магнитная система, установленная в барабанный сепаратор, выполненная из закрепленных на ярме блоков основных постоянных магнитов прямоугольного сечения, одноименные полюса которых обращены к поверхности барабана. Для повышения эффективности процесса сепарации за счет увеличения напряженности магнитного поля на поверхности барабана сепаратор снабжен ферромагнитными пластинами, установленными между блоками постоянных магнитов, причем пластины установлены на ярме радиально к поверхности барабана, а дополнительные постоянные магниты установлены между ферромагнитными пластинами и блоками основных постоянных магнитов и выполнены в виде клиньев, при этом боковые поверхности дополнительных постоянных магнитов имеют полюс, одноименный с полюсами основных магнитов, обращенных к поверхности барабана (SU 1294381, МПК В03С 1/10, «Барабанный магнитный сепаратор», БИ №9, 1987 г.).
Недостатками прототипа являются сложность конструкции и невысокие значения магнитной индукции и магнитного потока на расстоянии от рабочей поверхности.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы электрических машин и сепараторов, а также снижение стоимости магнитных систем.
Техническая задача достигается тем, что магнитная многополюсная система включает блоки полюсных постоянных магнитов и межполюсные постоянные магниты с перпендикулярным направлением магнитно-силовых линий относительно магнитно-силовых линий полюсных постоянных магнитов, укрепленные на основании, при этом каждый полюсный блок содержит три постоянных магнита с одинаковым направлением магнитного поля, средний из которых выполнен высокоэнергетическим со свойствами: магнитная индукция Br≥1,0 Тл, коэрцитивная сила по индукции Нсв≥750 кА/м, максимальное энергетическое произведение (ВН)max≥240 кДж/м3, а два боковых со свойствами: Br≥0,34 Тл, Нсв≥200 кА/м, (ВН)max≥20 кДж/м3, при этом каждый последующий полюсный блок имеет противоположное направление магнитного поля по отношению к предыдущему.
На фиг.1 представлена предлагаемая магнитная система, которая состоит из основных полюсных блоков постоянных магнитов 1 с чередующимся направлением магнитного поля (чередующимися полюсами), закрепленных на основании 2, и межполюсных постоянных магнитов 3 с перпендикулярным направлением магнитно-силовых линий относительно магнитно-силовых линий полюсных постоянных магнитов, входящих в полюсный блок 1. Магнитная система может быть выполнена и без межполюсных постоянных магнитов, при этом между блоками 1 должен быть немагнитный зазор.
Каждый полюсный блок (фиг.2) состоит из трех постоянных магнитов с одинаковым направлением магнитного поля, при этом средний постоянный магнит выполнен высокоэнергетическим, например, из магнитотвердого материала NdFeB, а два боковых из недорогостоящих магнитотвердых материалов со средним уровнем магнитных свойств, например из феррита стронция.
В предлагаемой магнитной многополюсной системе магнитная индукция и магнитный поток значительно увеличиваются на расстоянии от поверхности системы, что позволяет повысить эффективность ее работы.
Использование только одного среднего высокоэнергетического постоянного магнита NdFeB позволяет иметь высокие характеристики на небольшом расстоянии от рабочей поверхности магнитной системы. С увеличением расстояния индукция и магнитный поток понижаются, что не позволяет обеспечить высокую эффективность магнитной сепарации и работу электрической системы с большими рабочими зазорами. Увеличение габаритных размеров высокоэнергетического постоянного магнита приводит к постепенному повышению свойств, однако резко увеличивается цена изделия, и на расстояниях более 20-30 мм от рабочей поверхности магнитная индукция и магнитный поток увеличиваются незначительно.
Использование предлагаемой конструкции по фиг.2 позволяет значительно повысить магнитную индукцию и магнитный поток на расстояниях до 50-70 мм. При этом применение для боковых магнитов недорогих постоянных магнитов из феррита стронция позволяет снизить стоимость изделия.
Применение в магнитной системе межполюсных постоянных магнитов позволяет еще больше увеличить значения магнитной индукции и магнитного потока на расстояниях 50-70 мм.
Конкретные примеры зависимости величины магнитной индукции и магнитного потока на расстоянии 10 и 60 мм от рабочей поверхности магнитных систем для полюсных блоков высотой 100 мм и шириной 90 мм, изготовленных из магнитных материалов с различными магнитными параметрами, приведены в таблице.
Магнитная многополюсная система, включающая блоки полюсных постоянных магнитов и межполюсные постоянные магниты с перпендикулярным направлением магнитно-силовых линий относительно магнитно-силовых линий полюсных постоянных магнитов, укрепленные на основании, отличающаяся тем, что каждый полюсный блок содержит три постоянных магнита с одинаковым направлением магнитного поля, средний из которых выполнен высокоэнергетическим со свойствами: магнитная индукция Br≥1,0 Тл, коэрцитивная сила по индукции Нсв≥750 кА/м, максимальное энергетическое произведение (ВН) max≥240 кДж/м3, а два боковых со свойствами: Br≥0,34 Тл, Нсв≥200 кА/м, (ВН)max≥20 кДж/м3, при этом каждый последующий полюсный блок имеет противоположное направление магнитного поля по отношению к предыдущему.
