RU2024975C1 - Magnetic core and process of its manufacture - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: magnetic core is composed of section of wire having three layers inner and outer layers present correspondingly magnetically soft and hard phases and additional layer is phase which value of coercive force is bigger than that of magnetically soft phase but is smaller than value of coercive force of magnetically hard phase. Relationship of properties of these phases is such that separable coil can generate unidirectional voltage pulses in symmetric remagnetization field with intensity of 30-40 Oe or bidirectional voltage pulses of increased amplitude if remagnetization symmetric field is increased to 50-80 Oe. Characteristic feature of process of manufacture of such core lies in twisting of section of wire being under tension which effort is less than limit of elasticity of wire material only in one direction till signs of plastic deformation will appear on outer surface of wire. EFFECT: improved operational characteristics of magnetic core, facilitated manufacture of magnetic cores. 2 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к магнитным элементам, используемым в устройствах автоматики, электроники и вычислительной техники, например бесконтактным переключателям, бесконтактным датчикам первичной информации в запирающих устройствах, счетчикам, кнопкам, для концевиков и т.д. The invention relates to magnetic elements used in automation, electronics and computer devices, for example proximity switches, proximity sensors of primary information in locking devices, counters, buttons, for limit switches, etc.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитное устройство и способ его изготовления. Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a magnetic device and method for its manufacture.

Указанное магнитное устройство, выполненное в виде однородной по химическому составу магнитной проволоки, имеющей внешнюю и сердцевидную части и обладающей возможностью намагничиваться во внешнем магнитном поле вдоль ее оси и находиться в состоянии совпадения, когда направления намагниченностей внешней и сердцевинной частей совпадают, и в обратном состоянии, когда они противоположны. Причем коэрцитивная сила внешней части больше коэрцитивной силы сердцевинной части. Коэрцитивная сила сердцевинной части такова, что в отсутствии внешнего магнитного поля сохраняется состояние совпадения, причем относительные свойства сердцевинной и внешней частей выбраны так, что переключение устройства из обратного состояния в состояние совпадения посредством перемагничивания сердцевинной части происходит быстрее, чем наоборот. The specified magnetic device, made in the form of a magnetic wire homogeneous in chemical composition, having an external and heart-shaped part and having the ability to magnetize in an external magnetic field along its axis and be in a state of coincidence when the directions of magnetization of the outer and core parts coincide, and in the reverse state, when they are opposite. Moreover, the coercive force of the outer part is greater than the coercive force of the core part. The coercive force of the core part is such that in the absence of an external magnetic field the state of coincidence is preserved, and the relative properties of the core and external parts are selected so that the device switches from the reverse state to the state of coincidence by means of magnetization reversal of the core part faster than vice versa.

При перемагничивании устройства асимметрическим полем, имеющим напряженность Н-20 и Н+150 Э, вырабатывается асимметричный импульс. При использовании отрезка проволоки длиной 30 мм и воспринимающей катушки с 925 витками провода на нагрузке 1000 Ом один импульс составляет более 1,5 В и имеет длительность приблизительно 20 мкс при половинной амплитуде, другой - 125 мВ и 60 мкс. При перемагничивании устройства симметричным полем напряженностью Н+150 - -160 Э получаются двуполярные импульсы амплитудой 550 мВ и длительностью приблизительно 40 мкс при половинной амплитуде. When the magnetization reversal of the device by an asymmetric field having an intensity of N-20 and N + 150 Oe, an asymmetric pulse is generated. When using a 30 mm length of wire and a sensing coil with 925 turns of wire at a load of 1000 Ohms, one pulse is more than 1.5 V and has a duration of approximately 20 μs at half amplitude, the other is 125 mV and 60 μs. When the magnetization is reversed by a symmetric field of strength H + 150 - -160 Oe, bipolar pulses with an amplitude of 550 mV and a duration of approximately 40 μs at half amplitude are obtained.

Недостатками известного устройства являются необходимость создания асимметрического и строго заданной напряженности магнитного поля для получения импульса большой амплитуды, причем только одного направления, а также маленькая амплитуда импульсов, возникающих в симметричном перемагничивающем поле, причем очень большой напряженности. The disadvantages of the known device are the need to create an asymmetric and strictly specified magnetic field strength in order to obtain a pulse of large amplitude, with only one direction, as well as a small amplitude of pulses arising in a symmetric magnetizing magnetization field, and of very high intensity.

Недостатками способа изготовления магнитного устройства по прототипу является его многооперативность, а также длительный многовариантный процесс скручивания (несколько этапов, многоцикличность, различное натяжение). The disadvantages of the method of manufacturing a magnetic device according to the prototype is its multi -operability, as well as the long multi-variant process of twisting (several stages, multi-cyclic, different tension).

Техническим результатом изобретения является создание скачкообразно перемагничивающегося сердечника с импульсными свойствами, обеспечивающими упрощение конструкции и схемотехнических решений изделий, а также упрощение технологии его изготовления. The technical result of the invention is the creation of a jump-like magnetizable core with impulse properties, which simplify the design and circuitry of products, as well as simplify the technology of its manufacture.

На фиг.1, 2 представлен характер перемагничивания фаз материала проволоки, из которого выполнено устройство. Figure 1, 2 shows the nature of the magnetization reversal of the phases of the material of the wire from which the device is made.

В табл.1 и 2 представлены результаты экспериментов, иллюстрирующие примеры конкретной реализации изобретения, и соотношение параметров, где D - диаметр проволоки, мм; Р - нагрузка, кг; φ - угол скрутки, об/мин; σ/σ_y- относительное напряжение упругости при растяжении.Tables 1 and 2 present the results of experiments illustrating examples of a specific implementation of the invention, and the ratio of parameters, where D is the diameter of the wire, mm; P - load, kg; φ - twist angle, rpm; σ / σ _y is the relative tensile elastic stress.

В изобретении скачкообразно перемагничивающийся сердечник представляет собой отрезок проволоки однородного химического состава Fe-Co-V сплава длиной 8-30 мм, диаметром 0,2-0,4 мм. В результате специальной обработки у сердечников имеются слои в виде трех магнитных фаз с различными магнитными свойствами. In the invention, the hopping magnetizable core is a length of wire of uniform chemical composition of Fe-Co-V alloy with a length of 8-30 mm, diameter 0.2-0.4 mm. As a result of special processing, the cores have layers in the form of three magnetic phases with different magnetic properties.

На фиг.1 показана типичная полная петля гистерезиса сердечника, получаемая в полях напряженностью 250 Э. На петле четко видны различия в характере перемагничивания этих фаз: 1-ая фаза (магнитомягкая) в сердцевине (1), 2-ая фаза для дополнительного (среднего) слоя (2) и 3-я фаза (магнитожесткая) - для внешнего слоя (3). Figure 1 shows a typical complete hysteresis loop of the core obtained in fields of 250 E. The differences in the nature of the magnetization reversal of these phases are clearly visible on the loop: 1st phase (magnetically soft) in the core (1), 2nd phase for additional (middle ) layer (2) and the 3rd phase (magnetically hard) - for the outer layer (3).

Форма петли гистерезиса сердечника свидетельствует о том, что величина коэрцитивной силы среднего слоя находится между величинами этой силы внутреннего и внешнего слоев сердечника. The shape of the hysteresis loop of the core indicates that the coercive force of the middle layer is between the values of this force of the inner and outer layers of the core.

Как видно из фиг.1, скачкообразное перемагничивание имеет фаза 2 материала - проволоки, образующая дополнительный (средний) слой элемента. As can be seen from figure 1, the jump-like magnetization reversal has phase 2 of the material - the wire, forming an additional (middle) layer of the element.

На фиг.2 показана частная петля гистерезиса, получаемая в полях, обеспечивающих скачкообразное перемагничивание фазы (2) дополнительного (среднего) слоя только в одну сторону. Figure 2 shows the private hysteresis loop obtained in the fields that provide an abrupt remagnetization of the phase (2) of the additional (middle) layer in only one direction.

В соответствии с этими особенностями петель гистерезиса предлагаемого сердечника, импульсы напряжения, возникающие в считывающей катушке, могут быть двухполярными при перемагничивании по петле фиг.1 в симметричном поле, или однополярным - при перемагничивании по петле фиг.2, также в симметричном поле. In accordance with these features of the hysteresis loops of the proposed core, voltage pulses arising in the read coil can be bipolar when magnetization reversal occurs in the loop of FIG. 1 in a symmetric field, or unipolar - when magnetization reversal occurs in the loop of FIG. 2, also in a symmetric field.

П р и м е р. Сердечник из проволоки однородного железо-кобальт-ванадиевого сплава длиной 30 мм, диаметром 0,3 мм имеет скачкообразный характер двухполярного перемагничивания в симметричном переменном магнитном поле напряженностью 80 Э. Импульсы напряжения, возникающие в съемной катушке, надетой на него и имеющей 925 витков, на сопротивлении нагрузки 1 кОм имеют амплитуду 2 В, длительность 20 мкс на уровне половины амплитуды и не зависят от скорости изменения перемагничивающего поля. В симметричном переменном магнитном поле напряженностью 40 Э в тех же условиях возникают однополярные импульсы напряжения амплитудой 1,5-2,0 В, длительностью 20 мкс. PRI me R. The core of a wire of a homogeneous iron-cobalt-vanadium alloy with a length of 30 mm and a diameter of 0.3 mm has a jump-like character of bipolar magnetization reversal in a symmetrical alternating magnetic field of 80 Oe. Voltage pulses arising in a removable coil worn on it and having 925 turns on load resistance 1 kOhm have an amplitude of 2 V, a duration of 20 μs at half amplitude and does not depend on the rate of change of the magnetizing field. In a symmetrical alternating magnetic field with a voltage of 40 Oe, under the same conditions, unipolar voltage pulses with an amplitude of 1.5-2.0 V and a duration of 20 μs occur.

В изобретении скачкообразно перемагничивающийся сердечник изготавливают следующим образом:
Проволоку из железо-кобальт-ванадиевого сплава диаметром 0,2-0,4 мм скручивают в одну сторону на 1-1,5 оборота/мм при одновременном растяжении с усилием 10-20 кг/мм², не превышающим предела упругости материала проволоки (см. табл. 1, 2). При этом обеспечиваются упругое растяжение материала проволоки в дополнительном (среднем) слое и пластическая деформация внешнего слоя элемента.In the invention, the hopping magnetizable core is made as follows:
The wire of iron-cobalt-vanadium alloy with a diameter of 0.2-0.4 mm is twisted in one direction by 1-1.5 turns / mm with simultaneous tension with a force of 10-20 kg / mm ² not exceeding the elastic limit of the wire material ( see table 1, 2). This ensures elastic tension of the wire material in the additional (middle) layer and plastic deformation of the outer layer of the element.

Полученную заготовку разрезают на отрезки длиной 8-30 мм (сердечники) и в зависимости от требуемых свойств проводят (или не проводят) термо- или термомагнитный отжиг. The resulting billet is cut into segments of a length of 8-30 mm (cores) and, depending on the required properties, conduct (or do not) thermo- or thermomagnetic annealing.

Режим изготовления сердечника. Core manufacturing mode.

Проволока железо-кобальт-ванадиевого сплава диаметром 0,3 мм подвергается растяжению с усилием 14 кг/мм² и одновременному скручиванию в одну сторону один оборот на 1 мм со скоростью 1 об/с.The wire of iron-cobalt-vanadium alloy with a diameter of 0.3 mm is subjected to tension with a force of 14 kg / mm ² and at the same time twisting in one direction one revolution per 1 mm at a speed of 1 r / s.

Нагартованную таким образом проволоку разрезают на сердечники длиной 9 мм. Далее их укладывают на постоянный магнит и помещают в печь. Термомагнитную обработку проводят при 240^оС в течение 2 ч.The so-caged wire is cut into cores 9 mm long. Then they are placed on a permanent magnet and placed in an oven. Thermomagnetic treatment is carried out at 240 ^about C for 2 hours

Claims (2)

1. Магнитный сердечник, выполненный в виде отрезка проволоки из однородного по химическому составу магнитного материала и имеющий внутренний и внешний слои, представляющие собой соответственно магнитомягкую и магнитотвердую фазы материала проволоки, отличающийся тем, что между указанными слоями находится дополнительный слой в виде фазы, величина коэрцитивной силы которой больше величины коэрицитивной силы магнитомягкой фазы, но меньше величины коэрцитивной силы магнитотвердой фазы. 1. The magnetic core, made in the form of a piece of wire from a uniform chemical composition of the magnetic material and having an inner and outer layer, representing respectively a soft magnetic and hard magnetic phase of the material of the wire, characterized in that between these layers there is an additional layer in the form of a phase, the value of the coercive whose strength is greater than the coercive force of the soft magnetic phase, but less than the coercive force of the hard magnetic phase. 2. Способ изготовления магнитного сердечника, согласно которому в отрезке проволоки из однородного по химическому составу магнитного материала создают слои в виде его различных магнитных фаз путем скручивания отрезка, находящегося под натяжением, отличающийся тем, что натяжение осуществляют с усилием, меньшим предела упругости материала проволоки, а скручивание производят в одном направлении до появления на внешней поверхности проволоки признаков пластической деформации. 2. A method of manufacturing a magnetic core, according to which layers of various magnetic phases are created in a section of wire from a uniform chemical composition of magnetic material by twisting a section under tension, characterized in that the tension is carried out with a force less than the elastic limit of the wire material, and twisting is carried out in one direction until signs of plastic deformation appear on the outer surface of the wire.

Images