Намагничивающие устройства (индукторные системы) – являются составной частью оборудования для импульсного намагничивания постоянных магнитов (ПМ) в рабочей области которых генерируется магнитное поле необходимой величины и конфигурации. Под рабочей областью индукторной системы понимается место расположения намагничиваемого ПМ (намагничиваемой части ПМ). Основные формы ПМ и виды их намагничивания представлены на сайте [2]. Индукторные намагничивающие системы можно разделить на два основных типа по характеру намагничивания ПМ (изделий с ПМ):
- однополюсные намагничивающие системы;
- многополюсные намагничивающие системы.
Однополюсные намагничивающие системы за один импульсный разряд намагничивающей установки производят намагничивание ПМ (или группы ПМ) в одном направлении в результате чего получаем магнит с полюсами «N» - «S» или часть поверхности магнита с полюсами «N» - «S». Многополюсные намагничивающие системы состоят из двух и более однополюсных систем, позволяющих за один разрядный импульс намагнитить соответствующее число магнитов в одном направлении или с чередующейся полярностью. Оба типа индукторных систем могут быть выполненными одновитковыми или многовитковыми, они могут иметь разомкнутую или замкнутую (не полностью замкнутую) магнитную систему, по применяемости разделяются на используемые в составе бестрансформаторной импульсной установки [6] или в составе импульсной установки со специальным согласующим трансформатором, иметь естественное или принудительное (воздушное, водяное или масляное) охлаждение.
Рис.1 Активная часть индукторов для намагничивающей установки с согласующим трансформатором:
а) –А.с. СССР № 499592; б) –А.с. СССР №633080; в) – А.с. СССР №743045; г) – А.с. СССР №943869;
д) – А.с. СССР №955228; е) –А.с. СССР№1003159; ж) – А.с. СССР №907594; з)- А.с. СССР №1153362;.
Эффективность применения таких индукторных систем (их активной части) и расчетные параметры некоторых их типов достаточно подробно изложены в [4]. Конструкция представленных индукторных систем включают в себя кроме активной части механически прочную диэлектрическую оболочку (корпус), устройство фиксации (и перемещения) постоянного магнита и как опцию датчик температуры для защиты проводника активной части от перегрева.
В бестрансформаторных импульсных намагничивающих установках традиционно применяются многовитковые намагничивающие устройства. Для создания магнитного поля широкое распространение получили импульсные соленоиды. Конструкция соленоидов, как правило, имеет форму тел вращения с цилиндрическим рабочим объемом и прямоугольным или трапециевидным осевым сечением. В ряде случаев соленоиды имеют эллиптическую или пирамидальную форму. Выбор той или иной геометрии обмотки соленоида определяется рядом причин-назначением соленоида, требованием к высокой равномерности поля в рабочем объеме или его конфигурации, механической прочностью конструкции, ее экономичностью и т.д. Возможны варианты конструкции с квадратной или прямоугольной формой намотки катушки соленоида, что требует высокой механической прочности изоляции обмоточного провода, корпуса системы и элементов крепления. Вопросы аналитического расчета магнитного поля импульсных соленоидов и основные элементы конструкции рассмотрены в ряде специальной технической литературе [1, 2, 3, 5] и других публикациях.
Все типы намагничивающих устройств решают задачу намагничивания большого разнообразия ПМ и различных систем с ПМ в зависимости от материала магнита, размеров, вида намагничивания, числа полюсов и т.д. Для выполнения этих функций намагничивающие устройства должны обеспечивать широкий диапазон значений импульсного тока от 1 кА до 70 кА и длительность импульса от 50 мкс до 250 мс [7]. Производители намагничивающего оборудования разрабатывают и изготавливают сотни намагничивающих приспособлений практически для всех возможных применений. Отдельные образцы представлены на Рис.2 [8, 9].
Рис.2 Образцы намагничивающих устройств.
При проектировании намагничивающих устройств ставятся следующие цели:
-получение магнитного поля достаточного для намагничивания ПМ до требуемого уровня намагниченности;
-получение требуемого профиля магнитного поля;
-обеспечение заданной производительности с применением при необходимости систем охлаждения;
-обеспечение механической прочности;
-обеспечение безопасной работы устройства.
Современные намагничивающие устройства становятся системами включающие в себя измерительные датчики магнитного поля ПМ, датчики температуры обмотки, системы линейного перемещения и позиционирования ПМ и измерительных элементов, элементы сигнализации и управления.
ООО "КБЭА" имеет опыт разработки и изготовления намагничивающих устройств для комплектации установок импульсного намагничивания [6], а также оказывает услуги по намагничиванию постоянных магнитов. Для качественного решения поставленной задачи может быть проведен аналитический расчет характеристик магнитного поля и что особенно важно, проведено моделирование магнитного поля рабочей зоны проектируемого намагничивающего устройства с применением программ ELCUT, FEMM, Рис.3.
Литература:
1.Карасик В.Р. Физика и техника сильных магнитных полей. М.; Наука, 1964.
2.Лагутин А.С., Ожогин В.И. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперименте. – М.; Энергоатомиздат, 1988.
3.Монтгомери Д.Б. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов; Пер. с англ./Под ред. Н.Е.Алексеевского М.; Мир,1971.
4.Нестерин В.А. Оборудование для импульсного намагничивания и контроля постоянных магнитов,-М.: Энергоатомиздат,1986.
5.Техника больших импульсных токов и магнитных полей. Под ред. В.С.Комелькова. М., Атомиздат, 1970.
7. https://www.magsys.de/index.php/en/products-and-services/mc-magnetizer
8. https://maginst.com/products/fixtures/
9.https://www.imeter.com.cn/Product/Magnetic_Device/37.html
