МАГНИТНАЯ СИСТЕМА
MAGNETIC SYSTEM

Изобретение относится к области электротехники и электроники и предназначено для снижения электромагнитных помех при намагничивании и размагничивании в процессе магнитного воздействия на объект.
Известны различные магнитные системы.
Известна магнитная система намагничивающего устройства (см. патент 2171983), состоящая из шарнирно соединенных между собой стержней, часть которых выполнена со скошенной с одной или двух сторон торцами под углом к продольной оси, причем, стержни имеют сквозные центральные отверстия и соединяются между собой гибкой подпружиненной тягой, пропущенной через отверстия, а контактируемые поверхности имеют форму круга, вписываемого в площадь сечения стержня, с центром в оси вращения стержней.
Известна также магнитная система (см. а.с. СССР №1007681), содержащая сердечник с магнитопроводом и ряд шарнирно соединенных секций, при этом оси шарниров выполнены гибкими. Недостатком данного устройства является ограниченность шарнирно соединенных секций для контроля изделий сложной пространственной ориентации и значительные электромагнитные помехи в процессе работы катушки с сердечником.
Наиболее близким к заявленному изобретению является магнитная система (см. а.с. СССР №777225) содержащая два магнита и перемычку, выполненные в виде электромагнитов, а перемычка выполнена в виде гибкого магнитопровода и соединяет сердечники электромагнитов, причем, первый электромагнит имеет разъем для подключения к блоку питания, а второй электромагнит подсоединен к первому последовательно, при этом гибкий магнитопровод выполнен в виде пучка стальных тросов.
Общим недостатком перечисленных известных устройств являются значительные электромагнитные помехи, возникающие в процессе магнитного воздействия на объект электромагнитами с гибким магнитопроводом.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение уровня электромагнитных помех и повышение эффективности и точности магнитного воздействия на объект.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, заключается в обеспечении снижения уровня электромагнитных помех за счет экранировании источников электромагнитных помех в процессе работы магнитной системы, содержащей электромагниты с гибким магнитопроводом, что также повышает эффективность и точность магнитного воздействия на объект.
Для решения поставленной задачи магнитная система, содержащая электромагнит и гибкий магнитопровод, отличается тем, что магнитная система содержит не менее одного электромагнита, а гибкий магнитопровод содержит изолированный центральнорасположенный магнитопровод и, соосные с ним, разделенные слоем изоляции, гибкие токопроводы и внешнюю защитную оболочку, причем, обмотки электромагнитов связаны с источником питания посредством токопроводов, при этом, катушка электромагнита размещена непосредственно на центральнорасположенном магнитопроводе.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.
Признаки, указывающие, что «магнитная система содержит не менее одного электромагнита», обеспечивают создание магнитного потока, воздействующего на объект в процессе намагничивания или размагничивания, одним или несколькими электромагнитами.
Признаки, указывающие, что «гибкий магнитопровод содержит изолированный центральнорасположенный магнитопровод, соосные с ним, разделенные слоем изоляции, гибкие токопроводы и внешнюю защитную оболочку», обеспечивают экранирование центрального магнитопровода токопроводами, разделенными слоем изоляции, и защиту от механических повреждений посредством внешней защитной оболочки.
Признаки, указывающие, что «обмотки электромагнитов связаны с источником питания посредством токопроводов, при этом, катушка электромагнита размещена непосредственно на центральнорасположенном магнитопроводе», обеспечивают конструктивное решение экранирования центрального магнитопровода токопроводами, соединяющими источник питания с обмоткой электромагнита, размещенного на центральном магнитопроводе.
На фиг. 1 показана магнитная система, содержащая один электромагнит с гибким магнитопроводом; на фиг. 2 - варианты схем соединений обмотки катушки электромагнита с источником питания.
На фиг. 1: ИП - источник питания; Н и К - выводы начала и конца обмотки катушки электромагнита; П1 и П2 - начала выводов токопроводов; П11 и П22 - концы выводов токопроводов; 1 - центральнорасположенный магнитопровод; 2 - изоляционная оболочка центральнорасположенного магнитопровода 1; 3 - внутренний токопровод; 4 - изоляционный слой; 5 - внешний токопровод; 6 - внешняя защитная оболочка; 7 - катушка электромагнита; 8 - диэлектрическая вставка; 9 - диэлектрическая накладка; 10 - рабочая поверхность центрального магнитопровода; 11 - токопроводящая шайба.
На фиг. 2: ИП - источник питания; Н и К - выводы начала и конца катушки электромагнита ЭМ; H1 и К1 - выводы начала и конца катушки электромагнита ЭМ1; Н2 и К2 - выводы начала и конца катушки электромагнита ЭМ2; П1 и П2 - начала выводов токопроводов; П11 и П22 - концы выводов токопроводов; 2а, 2б и 2в - схема соединений одной катушки электромагнита с источником питания; 2г, 2д, 2е и 2ж - схема соединений двух катушек электромагнитов с источником питания.
На чертежах показаны: разрез (см. фиг. 1) магнитной системы, содержащей один электромагнит с гибким магнитопроводом и вид снизу на конец гибкого центральнорасположенного магнитопровода по сечению А-А. Источник питания ИП посредством начала П1 и П2 и концов П11 и П22 выводов токопроводов связан с выводами начала Н и конца K катушки электромагнита ЭМ и обеспечивает противоположные направления токов во внутреннем 3 внешнем 5 токопроводах. Магнитная система содержит центральнорасположенный магнитопровод 1, с изоляционной оболочкой 2, и соосные с ним, разделенные изоляционным слоем 4 внутренний 3 и внешний 5 токопроводы. Внешняя защитная оболочка 6 магнитной системы предохраняет центральнорасположенный магнитопровод 1 от механических воздействий. Катушка электромагнита 7, размещенная непосредственно на центральнорасположенном магнитопроводе 1, генерирует магнитное поле для намагничивания и размагничивания в процессе магнитного воздействия на объект.Диэлектрическая вставка 8 из прорезиненного материала обеспечивает механическую прочность центральнорасположенного магнитопровода 1 и катушки электромагнита 7 при изгибных механических нагрузках, диэлектрическая накладка 9 предназначена для удобства работы. Рабочая поверхность 10 центральнорасположенного магнитопровода 1 защищена внешней защитной оболочкой 6 магнитной системы. Токопроводящая шайба 11, выполненная из высокопроводящего материала и контактирующая с торцами (П11, П22) внутреннего 3 и внешнего 5 токопроводов, обеспечивает противоположные направления токов во внутреннем 3 и внешнем 5 токопроводах, питающих обмотки катушки 7 электромагнита ЭМ. Противоположные направления токов во внутреннем 3 и внешнем 5 токопроводах снижают электромагнитные помехи, генерируемые внутренним 3 и внешним 5 токопроводами и, кроме того, экранируют магнитный поток в центральнорасположенном магнитопроводе 1
от внешних полей. Внутренний 3 и внешний 5 токопроводы выполнены из металлических оплеток высокопроводящего материала.
Варианты схем соединений обмоток катушек электромагнитов с источником питания посредством (см. фиг. 1) внутреннего 3 и внешнего 5 токопроводов показаны на фиг. 2: 2а, 2б и 2в - схема соединений одной катушки электромагнита с источником питания; 2г, 2д, 2е и 2ж - схема соединений двух катушек электромагнитов с источником питания. Соединение источника питания ИП с выводами начала Н и конца K катушки электромагнита 7 внутренним 3 и внешним 5 токопроводом по схемам 2б и 2в обеспечивает противоположные направления токов во внутреннемм 3 и внешнем 5 токопроводах и, как следствие, взаимную компенсацию магнитных полей, генерируемых ими, что приводит к снижению электромагнитных помех при работе магнитной системы. Магнитная система из двух электромагнитов (схематически не показано), размещенных на концах (см. фиг. 1) центральнорасположенного магнитопровода 1 имеет (см. фиг. 2) дополнительные выводы, соответственно, начал H1 и Н2 и концов K1 и К2 катушек электромагнитов ЭМ1 и ЭМ2. Возможные варианты соединений источника питания ИП с обмотками катушек электромагнитов ЭМ1 и ЭМ2 посредством внутреннего 3 и внешнего 5 токопроводов приведены на фиг. 2г, 2д, 2е, и 2ж. Здесь: на фиг. 2г последовательно - согласное, 2д последовательно - встречное, 2е - параллельно - согласное и 2ж параллельно - встречное соединения с обмотками катушек электромагнитов ЭМ1 и ЭМ2.
Магнитная система с одним электромагнитом и гибким магнитопроводом, при соединении по схеме (см. фиг. 2б) источника питания ИП с началом Н и концом K обмотки катушки электромагнита 7 посредством внутреннего 3 и внешнего 5 токопроводов, работает следующим образом (см. фиг. 1 и фиг. 2б).
Плюс источника питания ИП поступает на начало Н обмотки катушки электромагнита 7 и, далее, с его конца К на начало П1 внутреннего токопровода 3 и с его конца П11 на конец П22 внешнего токопровода 5, затем через начало П2 токопровода 5 поступает на отрицательный вывод источника питания ИП. Ток, прошедший через катушку электромагнита 7, проходит по внутреннему токопроводу 3 в одном направлении и возвращается по внешнему токопроводу 5 в противоположном направлении и через вывод П2 поступает на отрицательный полюс источника питания ИП. Противоположные направления токов во внутреннем 3 и внешнем 5 токопроводах обеспечивают взаимную компенсацию магнитных полей, генерируемых ими, что приводит к снижению общих суммарных магнитных помех, и, как следствие, к снижению электромагнитных помех при работе магнитной системы. Для компенсации сил притяжения, возникающих при протекании больших токов во внутренним 3 и внешнем 5 токопроводах, изоляционный слой 4 выполнен с высокой механической прочностью на сжатие.
Применение одной катушки электромагнита удешевляет и упрощает конструкцию магнитной системы, двух и более - повышает напряженность магнитного поля, генерируемого магнитной системой, но усложняет магнитную систему. Для генерации широкополосных магнитных импульсов разной формы и длительности, обмотки катушек электромагнитов намотаны бифилярной парой проводов с одинаково направленными токами и расположены перпендикулярно оси катушки, что обеспечивает безиндуктивный характер катушек.
Таким образом, выполнение магнитной системы с применением токопроводов в виде металлических оплеток из высокопроводящего материала, расположенных соосно и разделенных изоляционным материалом, в которых токи направлены противоположно, позволяет обеспечить взаимную компенсацию магнитных полей, генерируемых токопроводами, питающих обмотки катушек электромагнитов.
Предлагаемое устройство можно применять в области электротехники и электроники для снижения электромагнитных помех при решении задач намагничивания и размагничивания, а также при генерации магнитных импульсов разной формы и длительности в процессе магнитного воздействия на объект.