RU2421747C1 - Device for examination of magnetic force interaction - Google Patents
Device for examination of magnetic force interaction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421747C1 RU2421747C1 RU2010100534/28A RU2010100534A RU2421747C1 RU 2421747 C1 RU2421747 C1 RU 2421747C1 RU 2010100534/28 A RU2010100534/28 A RU 2010100534/28A RU 2010100534 A RU2010100534 A RU 2010100534A RU 2421747 C1 RU2421747 C1 RU 2421747C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- magnetic
- plane
- rotation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в качестве прибора для диагностики распределения напряженности магнитного поля прямых постоянных магнитов (электромагнитов), используемых при построении кольцевых магнитодвижущих систем с вихревым магнитным полем.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as an instrument for diagnosing the distribution of magnetic field strength of direct permanent magnets (electromagnets) used in the construction of ring magnetomotive systems with a vortex magnetic field.
Диаграмма распределения напряженности магнитного поля прямого постоянного магнита (электромагнита) является достаточно сложной. В частности, известно, что напряженность магнитного поля вдоль его продольной магнитной оси вдвое выше напряженности поля в направлениях, ортогональных продольной магнитной оси [1], и с достаточной степенью точности может описываться выражением:The distribution diagram of the magnetic field of a direct permanent magnet (electromagnet) is quite complex. In particular, it is known that the magnetic field along its longitudinal magnetic axis is twice as high as the field in the directions orthogonal to the longitudinal magnetic axis [1], and can be described with a sufficient degree of accuracy by the expression:
где α - угол между продольной магнитной осью и выбранным направлением, вдоль которого определяется напряженность магнитного поля.where α is the angle between the longitudinal magnetic axis and the selected direction along which the magnetic field strength is determined.
Известно также, что при использовании прямого электромагнита, содержащего прямой магнитопровод и соленоид намагничивания, распределение напряженности магнитного поля в пространстве является одинаковым при питании соленоида как постоянным, так и переменным током. Это позволяет проводить измерения силового взаимодействия магнитного поля с ферромагнитным телом, которое в заявляемом приборе заменено катушкой из проводника в качестве индикатора напряженности переменного магнитного поля, как это имеет место в известных индукционных магнетометрах при поиске ферромагнитных включений под землей. Такая плоская катушка имеет собственную диаграмму направленности, обычно в форме двух равновеликих сфероидов, в точке соприкосновения которых размещена плоская катушка, плоскость расположения которой ортогональна линии соединения центров указанных сфероидов. Для повышения чувствительности и точности работы прибора с указанной плоской катушкой целесообразно использовать для питания прямого электромагнита переменный ток повышенной частоты, например, с частотой 1-10 кГц.It is also known that when using a direct electromagnet containing a direct magnetic circuit and a magnetization solenoid, the distribution of the magnetic field strength in space is the same when the solenoid is supplied with both direct and alternating current. This allows you to measure the force interaction of the magnetic field with a ferromagnetic body, which in the inventive device is replaced by a coil from a conductor as an indicator of the intensity of an alternating magnetic field, as is the case in known induction magnetometers when searching for ferromagnetic inclusions underground. Such a flat coil has its own radiation pattern, usually in the form of two equal-sized spheroids, at the point of contact of which a flat coil is placed, the plane of which is orthogonal to the connection line of the centers of these spheroids. To increase the sensitivity and accuracy of the device with the indicated flat coil, it is advisable to use alternating current of increased frequency, for example, with a frequency of 1-10 kHz, to power a direct electromagnet.
Аналоги заявляемого технического решения автором не найдены.No analogues of the claimed technical solution were found by the author.
Целью изобретения является повышение точности производимых измерений приращения энергии взаимодействия при вращении ферромагнитного тела в магнитном поле прямых постоянных магнитов, используемых при построении кольцевых магнитодвижущих систем с вихревым магнитным полем [2].The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements of the increment of the interaction energy during the rotation of a ferromagnetic body in a magnetic field of direct permanent magnets used in the construction of ring magnetomotive systems with a vortex magnetic field [2].
Указанная цель достигается в приборе для исследования магнитного силового взаимодействия, содержащем измерительную плоскую катушку из проводника, помещенную в интересующую точку пространства, где измеряется напряженность магнитного поля, малошумящий усилитель переменного тока, регистрирующее устройство и возбудитель переменного магнитного поля на основе электромагнита, соленоид которого связан с источником переменного тока, отличающегося тем, что измерительная плоская катушка закреплена на вращающемся на оси синхронного двигателя немагнитном, например диэлектрическом, рычаге, ее выводы подключены через установленные на оси синхронного двигателя кольцевые токосъемники со щетками скольжения к входу малошумящего усилителя переменного тока, в плоскости вращения плоской катушки установлен прямой электромагнит с обмоткой намагничивания, продольная магнитная ось которого совпадает с касательной к указанной окружности вращения плоской катушки, обмотка электромагнита подключена через регулируемый по амплитуде усилитель мощности к генератору переменного тока повышенной частоты (в диапазоне 1-10 кГц), второй выход которого соединен с входом опорного сигнала фазочувствительного выпрямителя, к сигнальному входу которого подключен выход малошумящего усилителя переменного тока, а выход фазочувствительного выпрямителя соединен с входом интегратора, выход интегратора соединен с первым входом регистрирующего устройства, второй вход которого подключен к одной из фаз трехфазного генератора с регулируемой частотой, соединенного с обмотками синхронного двигателя, управляющий выход регистрирующего устройства связан с входом сброса интегратора, причем плоскость расположения плоской катушки и закрепленный с нею немагнитный рычаг расположены в одной плоскости, ортогональной к плоскости вращения, а центр плоской катушки совмещен с траекторией ее движения по окружности.This goal is achieved in a device for studying magnetic force interaction, containing a measuring flat coil from a conductor, placed in an interesting point in space, where the magnetic field strength is measured, a low-noise AC amplifier, a recording device and an alternating magnetic field exciter based on an electromagnet whose solenoid is connected with AC source, characterized in that the measuring flat coil is mounted on a synchronous motor rotating on the axis I have a non-magnetic, for example, dielectric lever, its conclusions are connected through ring current collectors with slip brushes mounted on the axis of the synchronous motor to the input of a low-noise AC amplifier, a direct electromagnet with a magnetizing winding is installed in the plane of rotation of the flat coil, the longitudinal magnetic axis of which coincides with the tangent to the specified the rotation circle of a flat coil, the electromagnet winding is connected through an amplitude-controlled power amplifier to an alternator through high frequency (in the range of 1-10 kHz), the second output of which is connected to the input of the reference signal of the phase-sensitive rectifier, to the signal input of which the output of the low-noise AC amplifier is connected, and the output of the phase-sensitive rectifier is connected to the input of the integrator, the output of the integrator is connected to the first input of the recording device , the second input of which is connected to one of the phases of a three-phase generator with an adjustable frequency, connected to the windings of a synchronous motor, the control output of the recording device oystva connected to the reset input of the integrator, wherein the plane of the flat coil arrangement and attached to it a nonmagnetic lever arranged in a plane orthogonal to the rotation plane, and the planar coil center is aligned with the trajectory of its motion along the circumference.
Достижение указанной цели объясняется тождественностью диаграмм распределения в пространстве напряженности магнитного поля для прямого постоянного магнита и электромагнита с намагничиванием переменным током и высокой чувствительностью магнитоэлектрической регистрации переменного магнитного поля повышенной частоты с помощью измерительной плоской катушки, не искажающей картину распределения магнитного поля из-за отсутствия ферромагнитных элементов в области измерения магнитного поля (проводник плоской катушки выполнен из немагнитного материала, например из меди). Выходной отклик интегратора определяет среднее приращение энергии, получаемой ферромагнитным, телом (в данном приборе - плоской катушкой) в цикле вращения последнего с заданной угловой скоростью.Achieving this goal is explained by the identity of the spatial distribution diagrams of the magnetic field for a direct permanent magnet and an electromagnet with magnetization by alternating current and high sensitivity of magnetoelectric registration of an alternating magnetic field of increased frequency using a measuring flat coil that does not distort the distribution of the magnetic field due to the absence of ferromagnetic elements in the field of magnetic field measurement (the flat coil conductor is made of non-magnetic filament material, such as copper). The output response of the integrator determines the average increment of the energy received by the ferromagnetic body (in this device - a flat coil) in the rotation cycle of the latter with a given angular velocity.
Заявляемое техническое решение понятно из представленного чертежа, на котором в нижней его части представлена блок-схема прибора со следующим перечнем позиций:The claimed technical solution is clear from the drawing, on which in its lower part is a block diagram of the device with the following list of positions:
1 - прямой магнитопроводящий стержень электромагнита,1 - direct magnetic core of the electromagnet,
2 - обмотка соленоида электромагнита,2 - winding of an electromagnet solenoid,
3 - регулируемый по амплитуде тока намагничивания усилитель мощности,3 - adjustable by the amplitude of the magnetization current power amplifier,
4 - генератор переменного тока намагничивания электромагнита,4 - alternating current magnetization magnetization of an electromagnet,
5 - плоская катушка (измерительная, из немагнитного проводника),5 - flat coil (measuring, non-magnetic conductor),
6 - немагнитный, например, диэлектрический рычаг длиной R,6 - non-magnetic, for example, a dielectric arm of length R,
7 - ось вращения синхронного двигателя,7 - axis of rotation of the synchronous motor,
8 - синхронный двигатель (например, трехфазный),8 - synchronous motor (for example, three-phase),
9 - трехфазный генератор с регулируемой частотой,9 - three-phase generator with adjustable frequency,
10 - кольцевые токосъемники, связанные с выводами плоской катушки 5,10 - ring current collectors associated with the findings of a flat coil 5,
11 - щетки скольжения,11 - slip brushes,
12 - малошумящий усилитель переменного тока (с частотой генератора 4),12 - low noise AC amplifier (with a generator frequency of 4),
13 - фазочувствительный выпрямитель,13 - phase-sensitive rectifier,
14 - интегратор,14 - integrator
15 - регистрирующее устройство.15 - recording device.
В верхней части рисунка представлен вид сверху на фрагмент прибора с указанием необходимых для расчета обозначений точек и углов.The upper part of the figure shows a top view of a fragment of the device indicating the designations of points and angles necessary for the calculation.
Далее будет показано, что максимум силового взаимодействия между ферромагнитным телом (плоской катушкой) и магнитным полем прямого магнита в зоне X1≤x≤X2 (в зоне ускорения ферромагнитного тела) больше абсолютной величины минимума в зоне X2≤x≤X3 (в зоне торможения ферромагнитного тела), так что в результате интегрирования отклика фазочувствительного выпрямителя в каждом цикле движения плоской катушки 5 в пределах окружности образуется отличное от нуля напряжение, определяющее среднее значение приращения энергии движения ферромагнитного тела в цикле его вращения, которое поддерживает последнее с определенной угловой скоростью.It will be shown below that the maximum force interaction between the ferromagnetic body (flat coil) and the magnetic field of the direct magnet in the zone X 1 ≤x≤X 2 (in the acceleration zone of the ferromagnetic body) is greater than the absolute value of the minimum in the zone X 2 ≤x≤X 3 ( in the braking zone of the ferromagnetic body), so that as a result of integration of the response of the phase-sensitive rectifier in each cycle of motion of the flat coil 5 within the circle, a non-zero voltage is formed that determines the average value of the increment of the motion energy ferromagnetically th body in the cycle of its rotation, which supports the latter with a certain angular velocity.
Рассмотрим работу заявленного устройства.Consider the operation of the claimed device.
Пусть центр полюса прямого электромагнита (точка А) отстоит от точки X1 на расстоянии R-h, где h - произвольная постоянная конструкции, как показано на верхней части чертежа, рычаг 6 с плоской катушкой 5 вращается в направлении от точки X1 к точке X3 (против часовой стрелки). В зоне X1≤x≤X2 расстояние между центрами магнитного полюса (точкой А) и плоской катушки (точкой x) уменьшается, а в зоне X2≤x≤X3 увеличивается при вращении рычага 6 в пределах левого верхнего квадранта в угловой зоне 0<β<+π/2. При этом угол α между продольной магнитной осью AX1=r0 и текущим направлением Ax=r(β) между центрами полюса электромагнита и плоской катушки 5 изменяется в пределах 0<α<ε+π/2, где угол ε=arctg(h/R). Обозначим h/R=δ.Let the center pole of the direct electromagnet (point A) be separated from point X 1 at a distance Rh, where h is an arbitrary construction constant, as shown in the upper part of the drawing, lever 6 with a flat coil 5 rotates in the direction from point X 1 to point X 3 ( counterclock-wise). In the zone X 1 ≤x≤X 2, the distance between the centers of the magnetic pole (point A) and the flat coil (point x) decreases, and in the zone X 2 ≤x≤X 3 increases when the lever 6 is rotated within the upper left quadrant in the corner zone 0 <β <+ π / 2. The angle α between the longitudinal magnetic axis AX 1 = r 0 and the current direction Ax = r (β) between the centers of the pole of the electromagnet and the flat coil 5 varies in the range 0 <α <ε + π / 2, where the angle ε = arctg (h / R). Denote h / R = δ.
Рассмотрим сначала взаимодействие ферромагнитного тела, вместо плоской катушки 5, с электромагнитом из прямого магнитопроводящего стержня 1 и обмотки соленоида 2. Данный электромагнит расположен так, что его продольная магнитная ось совпадает с касательной AX1 к окружности радиуса R в точке X1. Точка А при этом находится на плоскости магнитного полюса и является точкой пересечения этой плоскости продольной магнитной осью AX1. Расстояние ОА=R+d, то есть точка А находится на расстоянии d от данной окружности.First, we consider the interaction of a ferromagnetic body, instead of a flat coil 5, with an electromagnet from a direct magnetically conducting rod 1 and a coil of a solenoid 2. This electromagnet is located so that its longitudinal magnetic axis coincides with a tangent AX 1 to a circle of radius R at point X 1 . In this case, point A is located on the plane of the magnetic pole and is the point of intersection of this plane with the longitudinal magnetic axis AX 1 . The distance OA = R + d, that is, point A is at a distance d from this circle.
Величина отрезка AX1=r0=R-h. Путем несложных преобразований расстояние от центра ферромагнитного тела до точки А на полюсе электромагнита находится из выражения:The value of the segment AX 1 = r 0 = Rh. Through simple transformations, the distance from the center of the ferromagnetic body to point A at the pole of the electromagnet is found from the expression:
для диапазона 0≤β≤π. Угол α между продольной магнитной осью r0 электромагнита и линией между центром ферромагнитного тела и точкой А рассчитывается в два этапа - на первом этапе в диапазоне углов 0≤β≤β*, где β*=arctg(1-δ), по формуле:for the range 0≤β≤π. The angle α between the longitudinal magnetic axis r 0 of the electromagnet and the line between the center of the ferromagnetic body and point A is calculated in two stages - at the first stage in the range of angles 0≤β≤β *, where β * = arctan (1-δ), according to the formula:
на втором этапе в диапазоне углов β*≤β≤π/2 (с учетом δ=1-tgβ*) по формуле:at the second stage in the range of angles β * ≤β≤π / 2 (taking into account δ = 1-tgβ *) according to the formula:
где α1*=(π/2)-β*=(π/2)-arctg(1-δ).where α 1 * = (π / 2) -β * = (π / 2) -arctg (1-δ).
Результаты расчетов по формулам (3) и (4) «сшиваются» для диапазона 0≤β≤π/2.The calculation results by formulas (3) and (4) are “stitched” for the range 0≤β≤π / 2.
Отметим, что на чертеже максимум угла Мах α=ε+π/2, где tgε=h/R.Note that in the drawing, the maximum of the angle Max α = ε + π / 2, where tgε = h / R.
Подставляя найденное из (3) и (4) значение α в выражение (1), получим для диаграммы ξ(α) двухэтапное соотношение:Substituting the value α found from (3) and (4) into expression (1), we obtain for the diagram ξ (α) a two-stage relation:
Напряженность магнитного поля в точке нахождения ферромагнитного тела относительно магнитного полюса определяется расстоянием r(β) согласно (2) и с учетом (3) и (4)равна:The magnetic field strength at the location of the ferromagnetic body relative to the magnetic pole is determined by the distance r (β) according to (2) and taking into account (3) and (4) is equal to:
а сила притяжения FM(β) ферромагнитного тела постоянным магнитом определяется как:and the attractive force F M (β) of a ferromagnetic body with a permanent magnet is defined as:
где D=µ0µνS2Н0 2/8π2R5, µ0=1,256.10-6 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, µ - относительная магнитная проницаемость ферромагнитного тела объемом ν, S - площадь сечения магнитного полюса прямого магнита 1, Н0 - напряженность магнитного поля непосредственно на его полюсе (для электромагнита, возбуждаемого переменным током, - амплитуда напряженности магнитного поля на полюсе).where D = μ 0 μνS 2 Н 0 2 / 8π 2 R 5 , μ 0 = 1,256.10 -6 GN / m is the absolute magnetic permeability of vacuum, μ is the relative magnetic permeability of a ferromagnetic body with volume ν, S is the cross-sectional area of the magnetic pole of a direct magnet 1 , Н 0 is the magnetic field strength directly at its pole (for an electromagnet excited by alternating current, the amplitude of the magnetic field at the pole).
Вектор магнитной силы FM(β), спроецированный на ортогональ к рычагу эксцентрика, определяет магнитную движущую ферромагнитное тело силу fM дв(β), которая определяется в указанных выше двух этапах как:The magnetic force vector F M (β), projected onto the orthogonal to the lever of the eccentric, determines the magnetic moving ferromagnetic body force f M dv (β), which is defined in the above two stages as:
и эта движущая сила определяет вращательный момент М(β)=fm дв(β)R. Отметим, что когда ферромагнитное тело находится на линии ОА, движущая сила равна нулю, так как cos(α1+β)=cosπ/2=0. До линии ОА (при X1≤x≤X2) движущая сила положительная (ускоряющая), а после (при X2≤x≤X3) - отрицательная (тормозящая). Угловое положение β* линии ОА определено соотношением tgβ*=1-δ, что однозначно связывает параметры h и d между собой.and this driving force determines the rotational moment M (β) = f m dv (β) R. Note that when the ferromagnetic body is on the OA line, the driving force is zero, since cos (α 1 + β) = cosπ / 2 = 0. Before the line OA (at X 1 ≤x≤X 2 ), the driving force is positive (accelerating), and after (at X 2 ≤x≤X 3 ) - negative (braking). The angular position β * of the OA line is determined by the relation tgβ * = 1-δ, which uniquely connects the parameters h and d to each other.
Поскольку в заявляемом устройстве, вместо ферромагнитного тела, используется немагнитная плоская катушка 5, имеющая собственную диаграмму направленности вида η(α1,2+β)=cos(α1,2+β), поэтому напряжение, индуцируемое в плоской катушке в функции угла β поворота немагнитного рычага 6, определяется согласно (8) в виде:Since the inventive device, instead of a ferromagnetic body, uses a non-magnetic flat coil 5 having its own radiation pattern of the form η (α 1,2 + β) = cos (α 1,2 + β), therefore, the voltage induced in the flat coil as a function of angle β rotation of the non-magnetic lever 6, is determined according to (8) in the form:
где U0 - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность электрического напряжения, используемый взамен постоянного множителя D (используемого при замене плоской катушки на ферромагнитное тело). При β=β* имеем α1+β*=π/2 и тогда cos(α1+β*)=0, а при β=0 имеем cos(α1+β)=1.where U 0 is the proportionality coefficient having the dimension of electric voltage, used instead of the constant factor D (used when replacing a flat coil with a ferromagnetic body). For β = β * we have α 1 + β * = π / 2 and then cos (α 1 + β *) = 0, and for β = 0 we have cos (α 1 + β) = 1.
Отклик на выходе фазочувствительного выпрямителя в относительном представлении вида p(β)=U(β)/0,25 U0 равен:The response at the output of the phase-sensitive rectifier in a relative representation of the form p (β) = U (β) / 0.25 U 0 is equal to:
где значения углов α1,2 определяются из (3) и (4) значениями угла β и параметра δ=h/R.where the values of the angles α 1,2 are determined from (3) and (4) by the values of the angle β and the parameter δ = h / R.
Интегрируя выражение (10) в пределах 0≤β≤π/2, находим, что значение этого интеграла больше нуля, что как раз и доказывает, что в каждом цикле вращения ферромагнитного тела, установленного на немагнитном рычаге 6, вместо плоской катушки 5, магнитное поле прямого постоянного магнита сообщает ферромагнитному телу некоторую порцию кинетической энергии, отличную от нуля. Величина этой энергии определяется как создаваемой магнитом напряженностью магнитного поля, параметрами ферромагнитного тела, так и геометрией конструкции, в частности, параметром δ. При этом полагаем, что за пределами указанного значения углов β силовым взаимодействием магнитного поля можно пренебречь с достаточной степенью точности.Integrating expression (10) in the range 0≤β≤π / 2, we find that the value of this integral is greater than zero, which just proves that in each rotation cycle of a ferromagnetic body mounted on a non-magnetic lever 6, instead of a flat coil 5, the magnetic the field of the direct permanent magnet tells the ferromagnetic body a certain portion of kinetic energy, nonzero. The value of this energy is determined both by the magnetic field strength created by the magnet, the parameters of the ferromagnetic body, and the geometry of the structure, in particular, the parameter δ. At the same time, we believe that outside the specified value of the angles β, the force interaction of the magnetic field can be neglected with a sufficient degree of accuracy.
Интегрирование (10) по частям - для углов α1 одной части и α2 другой части - определяет два интегральных выражения:Integration (10) in parts - for the angles α 1 of one part and α 2 of the other part - defines two integral expressions:
где β*=arctg[(R-h)/R]=arctg(1-δ).where β * = arctan [(R-h) / R] = arctan (1-δ).
С учетом (3) и (4) значения интегралов (11) и (12) для заданного параметра δ, например, при δ=0,1 и при угле β*=arctg 0,9=0,733 рад.=42°, и значениях углов α1 и α2 из (3) и (4) равных соответственно:Taking into account (3) and (4), the values of integrals (11) and (12) for a given parameter δ, for example, for δ = 0.1 and for an angle β * = arctan 0.9 = 0.733 rad. = 42 °, and the values of the angles α 1 and α 2 from (3) and (4) are equal, respectively:
α1=arcsin{(1-cosβ)/[(0,9-sinβ)2+(1-cosβ)2]1/2} иα 1 = arcsin {(1-cosβ) / [(0.9-sinβ) 2 + (1-cosβ) 2 ] 1/2 } and
α2=0,838+arcsin{[(sinβ-0,743)/[(0,743-sinβ)2+(1-cosβ)2]1/2},α 2 = 0.838 + arcsin {[((sinβ-0.743) / [(0.743-sinβ) 2 + (1-cosβ) 2 ] 1/2 },
имеют следующие решения:have the following solutions:
Следовательно, в результате интегрирования в диапазоне углов 0≤β≤π/2 значение разности интегралов (13) и (14) ΔI=I1-I2 равно:Therefore, as a result of integration in the range of angles 0≤β≤π / 2, the difference between the integrals (13) and (14) ΔI = I 1 -I 2 is equal to:
и при этом величина ΔI является функцией параметра δ.and the quantity ΔI is a function of the parameter δ.
Таким образом, в плоской катушке 5 при вращении немагнитного рычага 6 в угловом диапазоне от 0 до 42° напряжение увеличивается практически от нуля до некоторого максимума, а затем падает до нуля, а в угловом диапазоне от 42° до 90° напряжение меняет знак на обратный, растет по абсолютной величине, а затем вновь падает до нуля. Кривая этого напряжения явно несимметрична: положительный максимум существенно больше отрицательного из-за свойств диаграммы (1). Это напряжение с плоской катушки передается через кольцевые токосъемники 10 и щетки скольжения 11 к малошумящему усилителю переменного тока 12 и после усиления в нем воздействует на сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 13, на вход опорного сигнала которого поступает колебание со второго выхода генератора переменного тока 4, осуществляющего намагничивание прямого магнитопроводящего стержня 1 с помощью обмотки соленоида электромагнита 2, связанной с выходом регулируемого по амплитуде тока намагничивания усилителя мощности 3, входом связанного с первым выходом генератора переменного тока 4. При этом на выходе фазочувствительного выпрямителя 13 возникает изменяющееся напряжение по величине и знаку, которое поступает на вход интегратора 14. В результате интегрирования этого напряжения на выходе интегратора растет напряжение пропорционально величине ΔI за каждый оборот вращения оси 7, связанной с синхронным двигателем 8, питание которого осуществляется с выхода трехфазного генератора 9 с регулируемой частотой колебаний (низкочастотных, например, в диапазоне 10-50 Гц). Напряжение U0, указанное в (9), зависит в том числе и от угловой скорости вращения плоской катушки 5 в переменном магнитном поле, напряженность которого на полюсе определяется регулировкой тока подмагничивания в усилителе мощности 3.Thus, in a flat coil 5, when the non-magnetic lever 6 is rotated in the angular range from 0 to 42 °, the voltage increases from almost zero to a certain maximum, and then drops to zero, and in the angular range from 42 ° to 90 ° the voltage changes sign , grows in absolute value, and then falls back to zero. The curve of this voltage is clearly asymmetrical: the positive maximum is significantly larger than the negative due to the properties of diagram (1). This voltage from the flat coil is transmitted through the ring current collectors 10 and slip brushes 11 to a low-noise AC amplifier 12 and, after amplification, acts on the signal input of the phase-sensitive rectifier 13, the reference signal of which receives oscillation from the second output of the alternating current generator 4, which magnetizes direct magnetically conducting rod 1 by means of a winding of a solenoid of an electromagnet 2 associated with the output of an amplitude-controlled magnetization current of a power amplifier 3, input the house is connected to the first output of the alternator 4. In this case, a variable voltage in magnitude and sign arises at the output of the phase-sensitive rectifier 13, which is fed to the input of the integrator 14. As a result of integration of this voltage, the voltage at the output of the integrator increases in proportion to ΔI for each revolution 7, associated with a synchronous motor 8, the power of which is provided from the output of a three-phase generator 9 with an adjustable oscillation frequency (low-frequency, for example, in the range of 10-50 Hz). The voltage U 0 indicated in (9) also depends on the angular velocity of rotation of the flat coil 5 in an alternating magnetic field, the voltage of which at the pole is determined by adjusting the bias current in the power amplifier 3.
Возрастающий во времени униполярный сигнал с выхода интегратора 14 поступает на первый вход регистрирующего устройства 15, и когда величина этого сигнала достигает заданного уровня, например 10 В, с управляющего выхода (от амплитудного компаратора) регистрирующего устройства 15 поступает импульс сброса напряжения интегратора 14, и процесс накопления в последнем начинается вновь. При этом на второй вход регистрирующего устройства 15 действует сигнал с частотой вращения оси 7 с одной из фаз трехфазного генератора 9, что позволяет подсчитать число оборотов плоской катушки 5 за цикл накопления напряжения интегратором 14 от нуля до 10 В, то есть определить соответствующим расчетом среднюю мощность NCP, которая будет воздействовать на ферромагнитное тело (вместо плоской катушки 5) со стороны прямого постоянного магнита, имеющего диаграмму направленности магнитного поля, указанную в (1), при которой указанное на чертеже расположение прямого магнита приводит к тому, что импульс ускорения ферромагнитного тела превышает импульс его торможения.The time-increasing unipolar signal from the output of the integrator 14 is fed to the first input of the recording device 15, and when the value of this signal reaches a predetermined level, for example 10 V, a voltage reset pulse of the integrator 14 is received from the control output (from the amplitude comparator) of the recording device 15, and the process accumulation in the latter begins again. At the same time, a signal with a rotational speed of axis 7 from one of the phases of a three-phase generator 9 acts on the second input of the recording device 15, which makes it possible to calculate the number of revolutions of the flat coil 5 per integrator 14 cycle of voltage accumulation from zero to 10 V, that is, to determine the average power by appropriate calculation N CP, which will affect the ferromagnetic body (instead of the planar coil 5) for the direct permanent magnet having a magnetic field orientation diagram indicated in (1), which is sprayed on the above drawing direct decomposition of the magnet leads to the fact that the acceleration pulse ferromagnetic body exceeds its pulse inhibition.
Диагностика распределения напряженности магнитного поля прямых постоянных магнитов (электромагнитов) оценивается по огибающей напряжения, возникающего на выходе фазочувствительного выпрямителя 13. Указанная огибающая имеет форму асимметричной дискриминационной характеристики и может быть исследована внешними устройствами, например осциллографом.Diagnostics of the distribution of the magnetic field of direct permanent magnets (electromagnets) is estimated from the envelope of the voltage occurring at the output of the phase-sensitive rectifier 13. The specified envelope has the form of an asymmetric discriminatory characteristic and can be examined by external devices, such as an oscilloscope.
Заявляемое техническое решение может быть модернизировано введением серии эквидистантно по углу расположенных электромагнитов (вместо одного), питаемых от одного усилителя мощности тока подмагничивания для образования вихревого магнитного поля, что соответственно приведет к увеличению регистрируемой в блоке 15 средней мощности NCP. Такие магниты будут действовать взаимно независимо, если они будут достаточно длинными, так что их противоположные полюсы для смежных магнитов будут значительно удалены друг от друга.The claimed technical solution can be modernized by introducing a series of electromagnets that are equidistant in angle (instead of one), fed from one bias current power amplifier to form a vortex magnetic field, which accordingly will lead to an increase in the average power N CP recorded in block 15. Such magnets will act mutually independently if they are long enough so that their opposite poles for adjacent magnets will be significantly removed from each other.
Поскольку мощность потерь при вращении ферромагнитного тела, в первом приближении, пропорциональна угловой скорости вращения оси 7, рассчитанная величина мощности NCP, пересчитанная по отношению к вращению ферромагнитного тела с известными параметрами (известной величиной D), то в установившемся режиме ферромагнитное тело будет вращаться с некоторой постоянной угловой скоростью.Since the power of losses during rotation of a ferromagnetic body, in a first approximation, is proportional to the angular velocity of rotation of axis 7, the calculated power value N CP , calculated in relation to the rotation of a ferromagnetic body with known parameters (known value D), in a steady state the ferromagnetic body will rotate with some constant angular velocity.
ЛитератураLiterature
1. Эберт Г. Краткий справочник по физике, пер. с нем., под ред. К.П.Яковлева, изд. 2-ое, ГИФМЛ, М., 1963, стр.420.1. Ebert G. A Brief Guide to Physics, trans. with it., ed. K.P. Yakovleva, ed. 2nd, GIFML, M., 1963, p. 420.
2. Меньших О.Ф. Способ создания вихревого магнитного поля. Патент РФ №2364969, опубл. в бюл. №23 от 20.08.2009.2. Smaller O.F. A method of creating a vortex magnetic field. RF patent No. 2364969, publ. in bull. No. 23 dated 08/20/2009.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100534/28A RU2421747C1 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Device for examination of magnetic force interaction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100534/28A RU2421747C1 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Device for examination of magnetic force interaction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2421747C1 true RU2421747C1 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010100534/28A RU2421747C1 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Device for examination of magnetic force interaction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2421747C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568659C1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-11-20 | Олег Фёдорович Меньших | Apparatus for investigating rotary movement of magnetic field during mutual displacement of magnetic poles |
| RU2737609C1 (en) * | 2020-06-30 | 2020-12-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Device for creation and diagnostics of stable magnetic field non-uniformity zone |
-
2010
- 2010-01-11 RU RU2010100534/28A patent/RU2421747C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568659C1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-11-20 | Олег Фёдорович Меньших | Apparatus for investigating rotary movement of magnetic field during mutual displacement of magnetic poles |
| RU2737609C1 (en) * | 2020-06-30 | 2020-12-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Device for creation and diagnostics of stable magnetic field non-uniformity zone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1810046B1 (en) | Sensor for measuring magnetic flux | |
| SU973040A3 (en) | Method and apparatus for measuring parameters of mechanical load on ferromagnetic body | |
| JPH0573925B2 (en) | ||
| CN105634235B (en) | Axle sleeve generator that is a kind of while measuring angular velocity of rotation, angular acceleration | |
| RU2421747C1 (en) | Device for examination of magnetic force interaction | |
| CN105467150B (en) | Portable electric generator that is a kind of while measuring angular velocity of rotation, angular acceleration | |
| CN104483510B (en) | A kind of measuring method for measuring rotary acceleration sensors | |
| CN207866660U (en) | Blood examination probe and blood examination device | |
| Scott | Electromagnetic induction sensor with a spinning magnet excitation | |
| RU2339957C2 (en) | Object position detector | |
| CN106125021B (en) | The measurement method of permeability magnetic material characteristic under a kind of quadrature bias magnetic field | |
| RU2467464C1 (en) | Instrument for measurement of spectrum of induction signal in magnetically linked system | |
| RU178417U1 (en) | MAGNETIC STRUCTURE SCOPE | |
| KR20080061451A (en) | Terrestrial magnetism rotation sensor | |
| RU178425U1 (en) | SPEED SENSOR | |
| CN107748813B (en) | Giant magneto-impedance modeling method of amorphous wire under non-axial magnetic field action | |
| US2757335A (en) | Devices for detecting and measuring magnetic fields | |
| WO2018105692A1 (en) | Rotational speed detecting device and rotational speed detecting method | |
| Rickman | Eddy current turbocharger blade speed detection | |
| Zhang et al. | Leakage magnetic field of bldcm based on comsol multiphysics | |
| RU2657465C1 (en) | Method for detecting magnetic friction | |
| RU2239182C1 (en) | Device for determination of content of ferrite in material | |
| RU2539290C2 (en) | Magnetic friction study device | |
| US3324386A (en) | Fluid operated spinner magnetometer for determining the orientation of the principal magnetic axis of a sample material | |
| RU2562390C2 (en) | Device to measure angular speed of magnetic field rotation |