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Perfectionnements aux aimants permanents.
Cette invention est relative à des perfectionnements aux aimants permanents tels que ceux qui sont composés d'allia- ge Alnico. Cet alliage est réalisable sous différentes formes et est composé de fer, d'aluminium, de nickel, de cobalt et, parfois, d'une petite quantité de cuivre. Les aimants faits avec cet alliage sont exceptionnellement puissants mais présentent le désavantage de ne pas pouvoir être tout d'abord coulés en barres droites, puis, ensuite, incurvés suivant toute forme désirée, ni être travaillés aisément, étant donné que l'alliage est extrêmement dur et cassant. Il est nécessaire de couler l'aimant dans la forme sous laquelle on désire l'employer.
L'invention se rapporte plus spécialement à des aimants améliorés, faits de cette variété d'Alnico connue sous le nom d'Alnico V (cinq) qui se compose de:
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8 % d'aluminium,
14 % de nickel
24 % de cobalt
3 % de cuivre, et de fer pour le solde.
L'Alnico V offre, en outre, la caractéristique devoir des propriétés directrices après avoir été soumis à un champ magnétique intense suivant un axe principal, lorsqu'il est traité à chaud. Afin d'obtenir un aimant de ce matériau, qui fonctionne avec un rendement maximum, la direction du flux dans la forme finale de l'aimant doit coïncider avec la direction de la. force magnétisante durant le traitement à chaud. Lorsque la forme finale de l'aimant présente quelque incurvation, cela peut devenir un problème difficile.
L'invention a notamment pour buts: de fournir un aimant de forme particulière aui peut seulement être traité magnétiquement à chaud, sous forme de barre droite, avec efficacité; de fournir un. aimant en Alnico V de forme particulière dans lequel la direction du flux est pratiquement la même que la direction d'application de la force de magnétisation à la- quelle il a été soumis durant le traitement à chaud; de fournir un aimant, ayant la forme d'un "C", fait d'une substance qui peut seulement.être aimantée efficacement durant le traitement à chaud, sous la, forme de barre droite; de fabriquer un aimant en Alnico V, de forme particu- lière et ayant un rendement élevé;
de fabriquer un aimant en Alnico V ¯ayant la forme d'un "C" et offrant une densité de flux pratiquement uniforme.
Ainsi eu''il est mentionné plus haut, une barre coulée d'Alnico V, au cours de sa fabrication, est aimantée selon son axe longitudinal pendant qu'elle est traitée à chaud, ce lui donne les propriétés directrices à l'alliage. Ultérieurement,
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la barre est désaimantée, mais les propriétés directrices subsistent.
Selon la présente invention, une barre de matériau désaimante peut être coupée en segments de formes adéquates, puis ces segments sont joints les uns aux autres afin de pro- duire la forme désirée, telle celle d'un "C". L'aimant fa- çonné est ensuite ré-aimanté, de façon que la direction de la plupart des lignes de force colncide avec la direction de la force d'aimantation appliquée durant le traitement à chaud des barres droites.
Ce procédé est illustré par les dessins annexés.
La figure 1 montre comment une barre droite de section transversale régulière peut être coupée de façon à former des segments qui peuvent être, par après, rassemblés pour former un "C".
.La figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue d'un aimant en forme de "C" fait de segments coupés.
Sur la figure 1, les segments à couper sont désignés par 1, 2, 3, 4,5 et 6. Sur la figure S, les mêmes segments sont représentés assemblés. L'intensité du champ d'un aimant en forme de "C" ayant un entrefer relativement élevé, tel que l'aimant représenté sur la figure 3, varie en divers en- droits de la périphérie. Elle est habituellement la plus élevée du côté directement opposé à l'ouverture du "C", c'est-à-dire dans les segments 3 et 4, @ et la plus faible aux extrémités (représentées par les segments 7 et 8 sur la figure 2). Par conséquent,.si on dé- sire un aimant ayant une densité de flux pratiquement unifor- me, il faudrait le réaliser au moyen de segments ayant des sec- tions différentes.
Les segments les plus proches des points opposés à l'ouverture du "C" devraient être les plus épais,
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tandis que ceux des extrémités devraient être les plus minces, étant donne que la densité du flux croit lorsque la surface décroît pour un nombre donn de lignes de force. Cela peut être fait en assemblant des parties de barres de diamè- tres différents et cela a été illustré sur la figure ?. ci) les deux segments d'extrémité 7 et 8 sont de section transversale inférieure à celle des autres segments.
Les segments peuvent être joints les uns aux autres de différentes façons. Ils sont joints, de préférence, au moyen de soudure par points mais ils peuvent également être soudas ou même simplement ajustés les uns aux autres au moyen d'une mince couche d'un ciment. Lorsque l'aimant est complètement assemblé, il est ré-aimanté, de façon que la direction de l'énergie magnétique extérieure maximum colncide avec l'axe de la ligne des centres des sections transversales du "C".
Energie magnétique extérieure est un terme employa pour dési- gner le produit de la. force de ré-aimantation, en Oersteds, et de l'induction, en Gauss. La ré-aimantation est effectuée de façon habituelle en plaçant des solénoides autour de chaque segment de l'aimant assemblé et en faisant passer par les en- roulements un courant uni-directionnel puissant. Pour la faci- lité de l'usage et pour le réglage de l'entrefer la lar- geur désirée, des pièces polaires en acier telles que 9 et 10 peuvent être montées sur les pôles de l'aimant assembla.
Un aimant en Alnico fait de la manière susdite pré- sente une force relativement élevée aux bornes de son entre- fer, eu égard à son poids.
EXEMPLE.Un aimant en Alnico V a été fait comme le montre la figure 3. Les segments 1 à 6 avaient un diamètre de 254 m/m, tandis que les segments 7 et 8 avaient un diamètre de 220 m/m.
La longueur extérieure des segments 1 à 6 était de 475 m/m;
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les angles étaient ceux représentés sur la figure. Pour un entrefer de 7 m/m, la densité du flux en différents points de l'entrefer variait entre près de 3. 800 Gauss et plus de 4.200 Gauss. Le poids de l'aimant était de l'ordre de 700 grammes seulement. Pour ramener l'entrefer à 7 m/m, des pièces polai- res en acier avaient été ajustées sur les pôles de l'aimant re- présenté sur la figure 3.
Bien entendu, toute forme désirée de l'aimant peut être réalisée en suivant le procédé général indiqué et l'inven- tion n'est nullement limitée à la forme en "C" représentée.
REVENDICATIONS
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1) Procédé de construction d'un aimant permanent ayant une forme incurvée ou angulaire, caractérisé en ce qu'on décou- pe des segments d'une masse en alliage métallique préalablement traitée pour lui conférer une propriété magnétique directrice, on assemble ces segments selon la forme incurvée ou angulaire et on applique une force d'aimantation aux dits segments assemblés, les lignes principales du flux magnétique coïncidant avec la dite propriété magnétique directrice.
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Improvements to permanent magnets.
This invention relates to improvements to permanent magnets such as those composed of Alnico alloy. This alloy can be made in different forms and is composed of iron, aluminum, nickel, cobalt, and sometimes a small amount of copper. Magnets made with this alloy are exceptionally strong but have the disadvantage of not being able to first be cast into straight bars, then later curved into any desired shape, nor to be easily worked, since the alloy is extremely hard and brittle. It is necessary to cast the magnet in the form in which it is desired to use it.
The invention relates more particularly to improved magnets, made of that variety of Alnico known as Alnico V (five) which consists of:
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8% aluminum,
14% nickel
24% cobalt
3% copper, and iron for the balance.
The Alnico V offers, moreover, the characteristic of guiding properties after being subjected to an intense magnetic field along a principal axis, when it is heat treated. In order to obtain a magnet of this material, which works with maximum efficiency, the direction of the flux in the final form of the magnet must coincide with the direction of the. magnetizing force during heat treatment. When the final shape of the magnet has some curvature, it can become a difficult problem.
The objects of the invention are in particular: to provide a magnet of particular shape which can only be heat treated magnetically, in the form of a straight bar, with efficiency; to provide a. a specially shaped Alnico V magnet in which the direction of flow is practically the same as the direction of application of the magnetizing force to which it was subjected during heat treatment; to provide a magnet, having the shape of a "C", made of a substance which can only be effectively magnetized during heat treatment, in the form of a straight bar; to manufacture a magnet in Alnico V, of particular shape and having a high efficiency;
to fabricate an Alnico V magnet ¯ having the shape of a "C" and offering a practically uniform flux density.
As mentioned above, an Alnico V cast bar, during its manufacture, is magnetized along its longitudinal axis while it is heat treated, which gives it the guiding properties of the alloy. Subsequently,
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the bar is demagnetized, but the guiding properties remain.
In accordance with the present invention, a bar of demagnetizing material can be cut into segments of suitable shapes, and then these segments are joined together to produce the desired shape, such as that of a "C". The shaped magnet is then re-magnetized, so that the direction of most of the lines of force coincides with the direction of the magnetizing force applied during heat treatment of the straight bars.
This process is illustrated by the accompanying drawings.
Figure 1 shows how a straight bar of regular cross section can be cut so as to form segments which can then be brought together to form a "C".
Figure 2 is a sectional view taken along line 2-2 of Figure 1.
Figure 3 is a view of a "C" shaped magnet made of cut segments.
In Figure 1, the segments to be cut are designated by 1, 2, 3, 4,5 and 6. In Figure S, the same segments are shown assembled. The field strength of a "C" shaped magnet having a relatively large air gap, such as the magnet shown in Fig. 3, varies at various locations around the periphery. It is usually highest on the side directly opposite the opening of the "C", i.e. in segments 3 and 4, @ and lowest at the ends (represented by segments 7 and 8 on the figure 2). Therefore, if a magnet having a substantially uniform flux density is desired, it should be realized by means of segments having different cross-sections.
The segments closest to the points opposite the opening of the "C" should be the thickest,
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while those at the ends should be the thinnest, since the density of the flux increases as the area decreases for a given number of lines of force. This can be done by assembling parts of bars of different diameters and this has been illustrated in Fig. ci) the two end segments 7 and 8 have a smaller cross section than the other segments.
The segments can be joined to each other in different ways. They are preferably joined by means of spot welding but they can also be welded or even simply fitted to each other by means of a thin layer of cement. When the magnet is fully assembled, it is re-magnetized, so that the direction of the maximum external magnetic energy coincides with the axis of the line of centers of the cross sections of the "C".
External magnetic energy is a term used to denote the product of the. re-magnetization force, in Oersteds, and induction, in Gauss. Re-magnetization is carried out in the usual way by placing solenoids around each segment of the assembled magnet and passing a strong uni-directional current through the windings. For ease of use and to adjust the air gap to the desired width, steel pole pieces such as 9 and 10 can be fitted to the poles of the assembled magnet.
An Alnico magnet made in the above manner exhibits a relatively high force across its gap, having regard to its weight.
EXAMPLE An Alnico V magnet was made as shown in Figure 3. Segments 1 through 6 had a diameter of 254 m / m, while segments 7 and 8 had a diameter of 220 m / m.
The outer length of segments 1 to 6 was 475 m / m;
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the angles were those shown in the figure. For an air gap of 7 m / m, the flux density at different points of the air gap varied between nearly 3,800 Gauss and more than 4,200 Gauss. The weight of the magnet was of the order of only 700 grams. To reduce the air gap to 7 m / m, steel pole pieces were fitted to the poles of the magnet shown in figure 3.
Of course, any desired shape of the magnet can be made by following the general method indicated and the invention is by no means limited to the "C" shape shown.
CLAIMS
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1) Method for constructing a permanent magnet having a curved or angular shape, characterized in that segments are cut from a mass of metal alloy previously treated to give it a directing magnetic property, these segments are assembled according to the curved or angular shape and a magnetizing force is applied to said assembled segments, the main lines of the magnetic flux coinciding with said directing magnetic property.