КОНЦЕНТРАТОР МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Полезная модель относится к физике, в частности к устройствам для повышения магнитной индукции и напряженности внешнего магнитного поля. Относится к области физики и может быть использовано для повышения октанового числа нефтепродуктов, улучшения качества нефти, экологической очистки и консервации продуктов питания, повышения качества табачных изделий, экологической очистки окружающей среды.
Известен «Концентратор магнитного потока» [патент SU 613408 от 30.06.19778], содержащий многовитковую катушку, внутри которой помещен массивный металлический цилиндр с осевой внутренней рабочей полостью и продольным пазом, с целью повышения механической прочности и устранения полей рассеяния в области торцов концентратора, паз выполнен по высоте катушки в виде щели, переходящей в отверстия так, что на концах цилиндра образуются короткозамкнутые кольца. Такой концентратор решает проблему наложения магнитного поля на рабочее тело лазера с целью управления режимом генерации и параметрами лазерного луча.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Концентратор магнитного поля» [патент RU 2121181 от 27.10.1998] содержащий каскады, собранные из систем двухслойных пластин по три пластины в каждой, сложенью в треугольные призмы, образующие боковые грани прямых правильных призм, который используется для повышения напряженности внешнего магнитного поля, повышения октанового числа нефтепродуктов, улучшения качества нефти, экологической очистки и консервации продуктов питания, повышения качества табачных изделий, экологической очистки окружающей среды.
К основным недостаткам описанных концентраторов следует отнести сложную форму электрода, большой объем пространства воздействия магнитным полем (степень локализации в пространстве магнитного поля незначительная).
Задачей полезной модели является усиление и локализация магнитного поля концентратора в объеме пространства, повышение магнитной индукции B и напряженности магнитного поля H концентратора и упрощение его конструкции.
1
2
2
3
Указанный технический результат достигается тем, что предложен концентратор магнитного поля, представляющий собой магнитную систему открытого типа в виде каскада с насадкой в виде конуса. Концентратор магнитного поля, содержит формирователь магнитного поля в виде каскада подключенного к внешнему источнику питания. Нижняя часть каскада представляет собой индуктор, выполненный в виде цилиндрического ферромагнитного корпуса диаметром D высотой h=L-l в котором выполнен глухой паз глубиной h ограниченный диаметрами Dd, предназначенный для размещения обмотки возбуждения. Верхняя часть каскада выполнена в виде усеченного конуса размерами d, D и высоту l, причем магнитная индукция B и напряженность H магнитного поля связаны соотношением:
, [Тл] где
μ - магнитная проницаемость вещества (Гн/м);
0
μ - магнитная постоянная;
0
-7
-6
в системе СИ μ=4π·10 Гн/м =1,256·10 Гн/м,
а вектор магнитной напряженности  магнитного поля концентратора:
, также
[А/м]
На фиг. 1 представлен внешний вид формирователя магнитного поля в виде индуктора.
На фиг. 2 представлен внешний вид концентратора магнитного поля.
На фиг. 3 представлена верхняя часть каскад, выполненная в виде усеченного конуса размерами d, D и высоту l.
1
2
2
3
Предложен концентратор магнитного поля, содержащий формирователь магнитного поля в виде каскада подключенного к внешнему источнику питания, нижняя часть каскада представляет собой индуктор, выполненный в виде цилиндрического ферромагнитного корпуса 1 диаметром D высотой h=L-l в котором выполнен глухой паз глубиной h ограниченный диаметрами D d, предназначенный для размещения обмотки возбуждения 2 (Фиг. 1). Верхняя часть каскада имеет форму усеченного конуса размерами d, D и высоту l, при этом высота l может быть различной, причем магнитная индукция B и напряженность H магнитного поля возрастают, если 1 усеченного конуса увеличивается, а d - уменьшается. (Фиг. 2). Зависимость магнитной индукции B и напряженности магнитного поля H концентратора от диаметра верхней части каскада d и его высоты l подтверждаются расчетами по общепринятым формулам:
диаметр d верхней части конуса (Фиг. 3) определяется по формуле:
d=D-2lctgα [мм], где
D - диаметр основания конуса,
α - угол между катетом и гипотенузой в прямоугольном треугольнике.
, где
x - длина катета прямоугольного треугольника (Фиг. 3)
x=l·ctgα
Площадь окружности S конуса вычисляется как:
2
[мм]
Магнитная индукция магнитного поля определяется соотношением:
[Тл], где
Ф - магнитный поток, равный Ф=I·L, где I - ток, протекающий в обмотке возбуждения (А),
L - индуктивность катушки индуктора (Гн).
Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля:
[Тл], где
μ - магнитная проницаемость вещества (Гн/м);
0
μ - магнитная постоянная;
0
-7
-6
в системе СИ μ=4π·10 Гн/м =1,256·10 Гн/м, напряженность магнитного поля  [А/м].
Концентратор магнитного поля работает следующим образом. По обмотке возбуждения концентратора протекает ток возбуждения, который создает магнитный поток по закону электромагнитной индукции. Магнитосиловые линии магнитного поля распространяются вдоль оси симметрии концентратора и замыкаются на индуктор. Созданное магнитное поле концентратора определяется индукцией , намагниченностью  и напряженностью магнитного поля . Эти три величины связаны соотношением:
[Тл], где
μ - магнитная проницаемость вещества (Гн/м);
0
μ - магнитная постоянная; в системе СИ
0
-7
-6
μ=4π·10 Гн/м= 1,256·10 Гн/м, а вектор магнитной напряженности Н:
, также
[А/м]
Таким образом, приведенные расчеты подтверждают, что предложенная конструкция концентратора магнитного поля в виде магнитной системы с ферромагнитным каскадом обеспечивает повышение модуля вектора магнитной индукции  и напряженности магнитного поля  концентратора. Векторы магнитной индукции  и напряженности магнитного поля , созданные системой с ферромагнитным каскадом верхняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса приводит к дополнительному усилению и локализации в объеме пространстве магнитной индукции В и напряженности магнитного поля Н устройства. Концентратор магнитного поля прост в изготовлении и обладает улучшенными технико-экономическими показателями.
Концентратор магнитного поля за счет уменьшения потерь энергии на рассеяние по сравнению с известными является меньшим по масса-габаритным показателям с улучшенными технико-экономическими показателями (упрощенная конструкция, достаточная простота изготовления, низкая стоимость, прост в обслуживании).