Устройство для измерения потерь энергии на вращательное перемагничивание ферромагнитных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН аю (11) 783 2 А Зао а 01 Я 33 Д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРАДИО СВИДЕТЕЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР и Комсомольский-на-Амуре политехнический;институт(56) 1. Втюрин Н.И, "Известия АН СССР сер. физич,", т. 16, 1952, 9 6, с. 690.2. Авторское свидетельство СССР Р 706803, кл. 0 01 В 33/12, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ НА ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее источник постояйного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлению магнитного поля, и регистратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения чувствительности, оно снабжено съемной осьюдля вращения образца, расположеннойв вилке, которая нанесена на трубкудля подвода сжатого воздуха, измерительной катушкой, нанесенной нажесткий кольцевой каркас, выполненный с возможностью вращения вокругобразца таким образом, что его осьвращения проходит через центр образца вдоль направления намагничивающего поля и перпендикулярно оси вращения образца, а также С-образныммагнитопроводом, полюса котороговыполнены концентрически совпадающими с исследуемым образцом и расположены от него на расстоянии, достаточном для свободного прохождения взазоре измерительной катушки, приэтом ось вращения образца перпендикулярна оси вилки.Изобретение относится к магнитнымизмерениям и может быть использовано. в электротехнической промышленности.Известны устройства для измеренияпотерь энергии при вращательном перемагничивании ферромагнитных материалов путем вычисления площади между магнитограммами, полученнымипри вращении постоянного по величинемагнитного поля вокруг образца впрямом и обратном направлении13. 10Как правило, устройства такоготипа очень сложны, процесс снятиямагнитограмм на.них очень трудоемок,они позволяют определить потери тоЛько при статическом или квазистатическом повороте магнитного поля,точность определения потерь невысокая.Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению Является устройство для измерения потерь энергии на вращательное перемагничивание ферромагнитных материалов, содержащее источник постоянного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлениюмагнитного поля, и регистратор, атакже измеритель крутящего момента,состоящий из стрелки-указателя, лимба и упругого подвеса 2 .В этом устройстве источник поляжестко связан со стрелкой-указателем и закреплен на упругом подвесе.Оценка потерь производится по углузакручивания упругого подвеса, вы- З 5званному крутящим моментом взаимодействия вращающегося образца имагнитного поля,Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей и повышение чувствительности устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для измеренияпотерь энергии на вращательное перемагничивание Ферромагнитных матеориалов, содержащее источник постоянного магнитного поля, систему вращения образца вокруг оси, расположенной перпендикулярно к направлениюмагнитного поля, и регистратор, 50снабжено съемной осью для вращенияобразца, расположенной в вилке, которая нанесена на трубку для подвода сжатого воздуха, измерительнойкатушкой, нанесенной на жесткийкольцевой каркас, выполненный с возможностью вращения вокруг образцатаким образом, что его ось вращенияпроходит через центр образца вдольнаправления намагничивающего поля иперпендикулярно оси вращения образца, а также С-образным магнитопроводом, полюса которого выполненыконцентрически совпадающими с исследуемым образцом и расположеныот 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 вращения 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 продоль"- ном 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 2Выводы измерительной катушки 5 соединены с токосъемными кольцами 8, с которыми контактируют щетки 9. Поперечный магнитопровод б выполнен из тонкой полоски мягкого1078372 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул,Проектная, 4 железа, полюса его выбраны по окружности, концентрической к окружностиобразца 2 и находятся от него на таком расстоянии, чтобы в образовавшийся между полюсом и образцом зазор свободно проходила измерительная катушка 5 при своем врашении.Устройство работает следующим образом.Подготовленный для измерения образец 2 с закрепленной крыльчаткой 1010 и отверстием в центре укрепляется на оси 1 в вилке 3, Через трубку 4 подается струя воздуха с регулируемой интенсивностью. Образец 2раскручивается до некоторой постоянной скорости. Число оборотов образца 2 в единицу времени фиксируетсястроботахометром (не показан), длячего лопасти крыльчатки 10 выкрашены полосками. Включается постоянноевнещнее магнитное поле. При резкомповороте измерительной катушки 5на 180 из положения, когда плоскость витков ее перпендикулярнаплоскости образца 2, производитсяотсчет показаний измерительногоприбора. Наведенная при этом в измерительной катушке 5 ЭДС пропорциональна числу витков в катушке 5,скорости ее вращения и величиненормальной составляюцей 1 и векторанамагниченности 15 образца 2. Поскольку внешнее поле в зоне поворота измерительной катушки 5 однородно, то оно не наводит в ней дополнительной ЭДС. 35Намагниченность 15 анизотропногообразца 2 даже в сильных магНитныхполях не совпадает с направлениемвнешнего поля Н, поэтому возникаетнормальная составляющая (к направлению поля) 1 , которая равна1 = 1 Б исС,пгде А - угол между 1 и Н.5По определению потери энергии Р 45на вращательное перемагничиваниеравны ЯР=Н 1,ас,О 50т.е., измеряя среднее значение за:висимости 1 и(Ы) за период, определяем потери энергии на вращательноеперемагничивание. Поскольку скоростьповорота измерительной катушки 5на порядок больше скорости вращенияобразца 2 мы получаем возможностьизмерения мгновенных значений 1,а значит, и возможность анализазависимости мгновенных значений потерь от угла поворота, от скорости 60врацения, от величины напряженностиполя внутри периода в продолженииВНИИПИ Заказ 957/40 одного оборота, т.е, значительнорасширяет функциональные возможностиустройства. С целью увеличения чувствительности в устройство введенпоперечный магнитопровод б, выполненный из тонкого листа мягкого железа (полоска) . Сильное внешнее по-.ле не влияет на магнитопровод б,так как в поперечном направлении онимеет большой размагничиваюший фактор,Дополнительный магнитопровод бне создает поперечного поля. Дляизмерения потерь энергии необходимоизмерить нормальную составляющуювектора намагниченности, т,е. туее часть, которая в диске образцанаправлена перпендикулярно к направлению внешнего намагничиваюцегополя, Ввиду того, что испытуемыйобразец 2 представляет собой дискнебольшого (28 мм) диаметра, нормальная составляющая вектора намагниченности (как индукция в любомотносительно коротком образце)оказывается ослабленной из-эа действия размагничивающего поля образца 2. В этом случае дополнительныймагнитопровод б устраняет влияниеразмагничивающего фактора, позволяянормальной составляющей векторанамагниченности замкнуться черезнего. Этим увеличивается величинапотока, обусловленного нормальной:составляющей вне образца 2 (в зазоре между образцом 2 и магнитопроводом б), и тем самым повышаетсячувствительность устройства.Устройство позволяет проверитьобразец 2 при одном определенномугле (т.е. по одному направлению),если скорости вращения образца 2 икатушки 5 строго фиксированы, илисканировать по углу, если скоростиобразца 2 и катушки 5 рассогласованы, Процесс измерения может бытьавтоматизирован,Технико-экономическая эффективность устройства состоит в значительном расширении его функциональныхвозможностей (частота вращения образца 2 может быть доведена до100 Гц, напряженность внешнего поляможет быть увеличена в 2-3 разапо сравнению с известным устройством, так как источник поля стационарный ), а также в полученииновой возможности изучения мгновенных значений потерь энергии на вращательное перемагничивание на любомучастке периода при динамическомвращении образца 2 с относительноневысокой скоростью, что невозможноосуществить ни на одной известнойранее установке.Тираж 711 Подписное