SE462820B - Magnetkrets - Google Patents

Description

462 620 2 Detta medför också att det magnetiska flödet i stavarna inte blir så homo- gent som är önskvärt för att få ut maximal effekt orsakad av magnetostrik- tionen.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen består av en speciellt utformad magnetkrets som är avsedd att * magnetisera cylindriskt formade magnetiska material, hädanefter kallade magnetstavar, i axiell riktning såväl statiskt som dynamiskt med stor verkningsgrad. Den statiska magnetiseringen sker med hjälp av permanent- magneter. Den dynamiska magnetiseringen sker med hjälp av en spole som omsluter magnetstaven och har samma axiella längd som denna. Därvid kommer spolens ändytor att sammanfalla med magnetstavens ändytor och det bildas på så sätt två hela plana cirkelytor med en ytterdiameter lika med spolens ytterdiameter.

De båda plana cirkelytorna täcks av var sin cirkulära skiva med samma diameter som spolens ytterdiameter. Skivorna är tillverkade av ett ferro- magnetiskt material med låga förluster.

De permanentmagneter som skall åstadkomma den statiska magnetiseringen utformas som skivor med samma diameter som nyss nämnda mjukmagnetiska skivor och appliceras utanpå dessa. De permanentmagnetiska skivornas orientering är anordnad så att den enas nordpol vänder mot den ena mjuk- magnetiska skivan och den andras sydpol vänder mot den andra mjukmagne- tiska skivan.

Slutligen består magnetkretsen av en cylindrisk cirkulär ring som omsluter spolen och som har en axiell längd lika med spolen. Den cylindriska ringen består också av ett ferromagnetiskt material med låga förluster.

De mjukmagnetiska skivorna och den mjukmagnetiska ringen tangerar på detta sätt varandra i de planparallella cirkelytornas ytterdiameter.

Den beskrivna utformningen av magnetkretsen innebär att den magnetiska energien relaterat till - det statiska och dynamiska H-fältet huvudsakligen är belägen i det aktuella magnetiska materialet 462 820 - H-fältet är mycket homogent inom hela det aktuella magnetiska materialet - mycket litet magnetiskt fält befinner sig utanför magnetkretsen.

Förklaringen till att man kan uppnå dessa egenskaper är flerfaldiga.

Genom att de mjukmagnetiska skivorna och den mjukmagnetiska cylindriska ringen endast tangerar varandra kommer allt övervägande delen av det magnetiska flödet från permanentmagneterna att flyta i det aktuella magnetiska materialet och på grund av permanentmagnetens utformning kommer flödet genom magnetstaven att bli homogent. På grund av att de mjukmagnetiska skivorna och den cylindriska cirkulära ringen av mjuk- magnetiskt material som omtalat endast tangerar varandra kommer endast en liten del av flödet från permanentmagneterna att shuntas via ringen.

Den dynamiska magnetiseringen erhålles som omtalat genom att ström flyter genom spolens lindningsvarv. Det flöde som därvid alstras kommer därvid, baserat på strömmens riktning i spolen, att antingen sammanfalla med det statiska flödets riktning eller vara motriktad detta. Den magnetiska kretsen för det dynamiska flödet består på detta sätt av det aktuella magnetiska materialet, dvs magnetstaven, de mjukmagnetiska skivorna och den mjukmagnetiska ringen. Denna krets är följaktligen sluten så när som på det luftgap som förekommer på grund av att skivor och ring endast tangerar varandra. Sett ur det aktuella magnetiska materialets synpunkt ger dock utformningen en mycket effektiv och homogen magnetisering.

På samma sätt som i den tidigare nämnda PCT-patentskriften kan själv- fallet baselement enligt den nu beskrivna magnetkretsen stackas på varandra för att uppnå utökad magnetostriktiv effekt.

För att uppnå bästa resultat med den redovisade magnetkretsen är dimensioneringen av kretsens olika delar mycket viktig.

På grund av de höga B-fält som kommer att uppträda är det också mycket viktigt att de mjukmagnetiska återledarna tillverkas av material med låga förlustegenskaper. Lämpliga sådana kommer att omnämnas i samband med redogörelse för utföringsformer av magnetkretsarna. 462 820 “ En intressant applikation av magnetkretsen enligt uppfinningen är att den kan användas som en elektrisk generator. Genom att via permanent- magneterna låta det aktuella magnetiska materialet utsättas för perio- diska tryckpåkänningar kommer en växelspänning med samma frekvens att alstras i den omslutande spolen.

Det aktuella magnetiska materialet kan självfallet ha andra tvärsnitts- ytor än den rent cirkulära beroende på applikation och annat. Därvid får också spole, skivor och ring anpassas till den aktuella tvärsnittsytan.

Härvid kommer dock den homogena flödesfördelningen att bli något lid- ande.

BESKRIVNING Av UTFöRINGsFoRMER En föredragen utföringsform av en magnetkrets enligt uppfinningen framgår av bifogade figur. Det aktuella magnetiska materialet som skall magnetiseras utgöres av en cylindrisk kropp eller magnetstav 1. Den omslutes av en magnetiserande spole 2 som har samma axiella längd som magnetstaven. De plana cirkelytor som bildas av magnetstavens ändytor och spolens ändytor täcks av cirkulära skivor 3 och 4 med samma ytter- diameter som spolen och tillverkade av, som tidigare omtalat, ett ferromagnetiskt material med låga förluster.

För magnetkretsens statiska magnetisering användes permanentmagneter 5 och 6 utformade som skivor med samma diameter som de mjukmagnetiska skivorna och anordnade utanpå dessa. Permanentmagneternas orientering är anordnad så att de är magnetiskt samverkande.

En cylindrisk ring 7 med samma axiella längd som spolen omger denna. Den är också tillverkad av ett ferromagnetiskt material med låga förluster.

För optimal funktion, dvs för att erhålla ett så axiellt homogent flöde i det magnetiska materialet och så liten läckning som möjligt bör lämp- ligen vissa givna förhållanden beträffande den magnetiska och mekaniska dimensioneringen förefinnas.

Om man gör ansatsen att den cylindriska kroppen 1 som skall magnetiseras har den axiella längden A kan i ett föredraget utförande den cylindriska kroppens diameter ligga mellan 1/2 A - 2 A. Den tätt intill den cylind- (LÄ

Claims (3)

S' 462 820 riska kroppen omslutande spolen 2, också med den axiella längden A, har lämpligen en yttre diameter mellan 1,2 A - Ä A. Den i sin tur om spolen omslutande cylindriska cirkulära ringen 7 av mjukmagnetiskt material med den axiella längden A har lämpligen en väggtjocklek mellan 0,05 A - 1 A. De cirkulära skivorna 3 och 4 av mjukmagnetiskt material med diameter lika med spolens yttre diameter har företrädesvis en höjd av 0,025 A - 1 A. De skivformade cirkulära permanentmagneterna 5 och 6 med diameter lika med spolens yttre diameter har lämpligen en höjd av 0,025 A - 1 A. Teoretiska beräkningar har visat att man genom att stacka fem magnet- kretsar enligt figuren med permanentmagneter av VACTEKs permanent- magnetmaterial VACODYM efter varandra och med A ~.30 mm kan erhålla ett mycket homogent axiellt H-fält på 80 kA/m. Teoretiska beräkningar har också visat att om spolarna till varje sek- tion eller magnetkrets är lindade med 100 varv och med en ström på 30 ampere blir, beroende på strömriktningen, H-fältet i det aktuella magnetiska materialet praktiskt axiellt och homogent och ca 0,4 kA/m respektive ca 180 kA/m. Som omtalat är det viktigt att välja ett ferromagnetiskt material som besitter goda lågförlustegenskaper för att undvika uppvärmning på grund av virvelströmmar och annat i de magnetiska återledarna. Det har härvid visat sig lämpligt att använda av ferromagnetiskt pulvermaterial form- pressade elle sintrade skivor respektive ringar. PATENTKRAV

1. Magnetkrets för magnetisering av cylindriskt formade magnetiska material (1) i axiell riktning vilken magnetkrets omfattar en magneti- serande spole (2) och permanentmagneter (5, 6) för magnetisering av det magnetiska materialet samt magnetiska återledare (3, 7) av ferromagne- tiskt material med låga förluster k ä n n e t e c k n a d av att 462 820 6 den magnetiserande spolen är anordnad att omsluta det cylindriskt formade magnetiska materialet och ha samma axiella utsträckning som detta och att en cylindrisk cirkulär ring (7) av ett ferromagnetiskt material med låga förluster är anordnad att omsluta den magnetiserande spolen och ha samma axiella utsträckning som det cylindriskt formade magnetiska materialet och spolen och att mot de båda parallella och plana cirkelytor som bildas av det cylind- riskt formade materialet och den magnetiserande spolens ändytor är anordnade cirkulära skivor av ett ferromagnetiskt material med låga förluster och med samma diameter som den magnetiserande spolens ytter- diameter och att mot var och en av dessa skivor är anordnade permanentmagneter utformade som skivor med samma diameter som den magnetiserande spolens ytterdia- meter.

2. Magnetkrets enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d av att de i magnetkretsen ingående delarna är anordnade med ett visst geometriskt storleksförhållande till varandra.

3. Magnetkrets enligt patentkrav 1 och 2 k ä n n e t e c k n a d av att det cylindriskt formade magnetiska materialet är anordnat med en diame- ter som ligger mellan 0,5-2 gånger det cylindriskt formade materialets axiella längd och att den omslutande magnetiserande spolen är anordnad med en ytterdiameter som ligger mellan 1,2-4 gånger den axiella längden av det cylindriskt formade magnetiska materialet och att den om spolen omslutande cirkulära ringen är anordnad med en väggtjock- lek som ligger mellan 0,05-1 gånger det cylindriskt formade magnetiska materialets axiella längd och att MF* * 462 820 de cirkulära skivorna av ett ferromagnetiskt material är anordnade med en höjd som ligger mellan 0,025-1 gånger det cylindriskt formade magne- tiska materialets axiella längd och att de cirkulära permanentmagnetiska skivorna är anordnade med en höjd som ligger mellan 0,025-1 gånger det cylindriskt formade materialets axiella längd.