RU2699063C1

RU2699063C1 - Magnetic system

Info

Publication number: RU2699063C1
Application number: RU2018136665A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Юнг
Original assignee: Борис Николаевич Юнг
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2019-09-03

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and is intended to reduce electromagnetic interference during magnetization and demagnetization, as well as in generation of magnetic pulses of different shape and duration. Magnetic system comprises at least one electromagnet and flexible magnetic conductor. Flexible magnetic conductor comprises an insulated centrally located magnetic conductor, on which there is an electromagnet coil, flexible conductors separated by a layer of insulation and an outer protective shell. Windings of electromagnets are connected to power supply by current conductors.

EFFECT: low level of electromagnetic interference and high efficiency and accuracy of magnetic action on the object.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и электроники и предназначено для снижения электромагнитных помех при намагничивании и размагничивании в процессе магнитного воздействия на объект.The invention relates to the field of electrical engineering and electronics and is intended to reduce electromagnetic interference during magnetization and demagnetization during magnetic exposure of an object.

Известны различные магнитные системы.Various magnetic systems are known.

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.Known magnetic system of a magnetizing device (see patent 2171983), consisting of rods pivotally interconnected, part of which is made with beveled ends on one or two sides at an angle to the longitudinal axis, moreover, the rods have through central holes and are connected by a flexible spring-loaded traction passed through the holes, and the contacting surfaces have the shape of a circle inscribed in the cross-sectional area of the rod, centered on the axis of rotation of the rods.

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.A magnetic system is also known (see AS USSR No. 1007681), containing a core with a magnetic circuit and a number of articulated sections, while the axis of the hinges are flexible. The disadvantage of this device is the limited articulated sections to control products of complex spatial orientation and significant electromagnetic interference during operation of the coil with the core.

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.Closest to the claimed invention is a magnetic system (see AS USSR No. 777225) containing two magnets and a jumper made in the form of electromagnets, and the jumper is made in the form of a flexible magnetic circuit and connects the cores of the electromagnets, and the first electromagnet has a connector to the power supply, and the second electromagnet is connected to the first in series, while the flexible magnetic circuit is made in the form of a bundle of steel cables.

Общим недостатком перечисленных известных устройств являются значительные электромагнитные помехи, возникающие в процессе магнитного воздействия на объект электромагнитами с гибким магнитопроводом.A common disadvantage of these known devices are significant electromagnetic interference arising in the process of magnetic exposure of an object by electromagnets with a flexible magnetic circuit.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение уровня электромагнитных помех и повышение эффективности и точности магнитного воздействия на объект.The problem to which the invention is directed, is to reduce the level of electromagnetic interference and increase the efficiency and accuracy of magnetic effects on the object.

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.The technical result obtained in solving this problem is to reduce the level of electromagnetic interference by shielding sources of electromagnetic interference during operation of a magnetic system containing electromagnets with a flexible magnetic circuit, which also increases the efficiency and accuracy of magnetic effects on the object.

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.To solve the problem, a magnetic system containing an electromagnet and a flexible magnetic circuit is characterized in that the magnetic system contains at least one electromagnet, and the flexible magnetic circuit contains an isolated centrally located magnetic circuit and coaxial with it, separated by an insulation layer, flexible current conductors and an external protective sheath, moreover , the electromagnet windings are connected to the power source by means of current conductors, while the electromagnet coil is placed directly on the centrally located magnet toprovode.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.

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.Signs indicating that the "magnetic system contains at least one electromagnet", provide the creation of a magnetic flux acting on the object in the process of magnetization or demagnetization, one or more electromagnets.

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.Signs indicating that "the flexible magnetic circuit contains an isolated centrally located magnetic circuit, coaxial with it, separated by an insulation layer, flexible conductors and an external protective sheath" provide shielding of the central magnetic circuit with current conductors separated by an insulation layer, and protection against mechanical damage by an external protective sheath.

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.Signs indicating that "the windings of the electromagnets are connected to the power source through the conductors, while the electromagnet coil is located directly on the central magnetic circuit," provide a constructive solution for shielding the central magnetic circuit with current conductors connecting the power source to the electromagnet winding located on the central magnetic circuit.

На фиг. 1 показана магнитная система, содержащая один электромагнит с гибким магнитопроводом; на фиг. 2 - варианты схем соединений обмотки катушки электромагнита с источником питания.In FIG. 1 shows a magnetic system comprising one electromagnet with a flexible magnetic circuit; in FIG. 2 - options for connecting the coil of an electromagnet coil with a power source.

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.In FIG. 1: IP - power supply; H and K - the conclusions of the beginning and end of the winding of the coil of the electromagnet; P1 and P2 - the beginning of the conclusions of the conductors; P11 and P22 - the ends of the leads of the conductors; 1 - centrally located magnetic circuit; 2 - an insulating shell of a centrally located magnetic circuit 1; 3 - internal conductor; 4 - an insulating layer; 5 - external conductor; 6 - external protective shell; 7 - coil of an electromagnet; 8 - dielectric insert; 9 - dielectric pad; 10 - the working surface of the central magnetic circuit; 11 - conductive washer.

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.In FIG. 2: IP - power supply; H and K - the conclusions of the beginning and end of the coil of the electromagnet EM; H1 and K1 - conclusions of the beginning and end of the coil of the electromagnet EM1; H2 and K2 - conclusions of the beginning and end of the coil of the electromagnet EM2; P1 and P2 - the beginning of the conclusions of the conductors; P11 and P22 - the ends of the leads of the conductors; 2a, 2b, and 2c is a connection diagram of one coil of an electromagnet with a power source; 2g, 2d, 2e and 2zh - a diagram of the connections of two coils of electromagnets with a power source.

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 1The drawings show: a section (see Fig. 1) of a magnetic system containing one electromagnet with a flexible magnetic circuit and a bottom view of the end of a flexible centrally located magnetic circuit along section AA. The IP power source through the beginning of P1 and P2 and the ends of P11 and P22 of the leads of the conductors is connected to the leads of the beginning of H and the end of the K coil of the electromagnet EM and provides opposite directions of currents in the inner 3 outer 5 current conductors. The magnetic system contains a centrally located magnetic circuit 1, with an insulating sheath 2, and coaxial with it, separated by an insulating layer 4, inner 3 and outer 5 current conductors. The outer protective shell 6 of the magnetic system protects the centrally located magnetic circuit 1 from mechanical influences. The electromagnet coil 7, located directly on the centrally located magnetic circuit 1, generates a magnetic field for magnetization and demagnetization during the magnetic impact on the object. The dielectric insert 8 made of rubberized material provides mechanical strength to the central magnetic circuit 1 and the electromagnet coil 7 under bending mechanical loads, the dielectric pad 9 is intended for the convenience of work. The working surface 10 of the central magnetic core 1 is protected by an external protective shell 6 of the magnetic system. The conductive washer 11, made of highly conductive material and in contact with the ends (P11, P22) of the internal 3 and external 5 current conductors, provides opposite current directions in the internal 3 and external 5 current conductors supplying the windings of the electromagnetic coil 7 of the EM electromagnet. Opposite directions of currents in the internal 3 and external 5 current conductors reduce electromagnetic interference generated by the internal 3 and external 5 current conductors and, in addition, shield the magnetic flux in the central magnetic core 1

от внешних полей. Внутренний 3 и внешний 5 токопроводы выполнены из металлических оплеток высокопроводящего материала.from external fields. The inner 3 and outer 5 current leads are made of metal braids of highly conductive material.

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.Variants of the connection schemes of the windings of the electromagnet coils with the power source by means of (see FIG. 1) internal 3 and external 5 current conductors are shown in FIG. 2: 2a, 2b and 2c - connection diagram of one coil of an electromagnet with a power source; 2g, 2d, 2e and 2zh - a diagram of the connections of two coils of electromagnets with a power source. The connection of the IP power source with the terminals of the beginning of H and the end of K of the coil of the electromagnet 7 with the internal 3 and external 5 current conductors according to schemes 2b and 2c provides opposite directions of currents in the internal 3 and external 5 current conductors and, as a result, the mutual compensation of the magnetic fields generated by them, which leads to a decrease in electromagnetic interference during the operation of the magnetic system. A magnetic system of two electromagnets (not shown schematically) located at the ends (see Fig. 1) of the centrally located magnetic circuit 1 (see Fig. 2) has additional leads, respectively, of the beginnings H1 and H2 and the ends K1 and K2 of the coils of electromagnets EM1 and EM2. Possible options for connecting the IP power source to the windings of the coils of electromagnets EM1 and EM2 by means of internal 3 and external 5 current conductors are shown in FIG. 2g, 2d, 2e, and 2g. Here: in FIG. 2d in series - consonant, 2d in series - counter, 2e - in parallel - consonant and 2e in parallel - counter-connection with windings of coils of electromagnets EM1 and EM2.

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).A magnetic system with one electromagnet and a flexible magnetic circuit, when connecting, according to the scheme (see Fig. 2b), an IP power source with the beginning of H and the end K of the coil of the coil of electromagnet 7 through internal 3 and external 5 current conductors, works as follows (see Fig. 1 and Fig. 2b).

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.Plus, the power supply of the power supply goes to the beginning of the N coil of the coil of the electromagnet 7 and, then, from its end K to the beginning of P1 of the internal current lead 3 and from its end P11 to the end of P22 of the external current lead 5, then through the beginning of P2 of the current lead 5 it goes to the negative output of the power supply SP. The current passing through the coil of the electromagnet 7 passes through the internal current path 3 in one direction and returns through the external current path 5 in the opposite direction and through terminal P2 enters the negative pole of the power supply unit. Opposite directions of currents in the inner 3 and outer 5 current conductors provide mutual compensation of the magnetic fields generated by them, which leads to a decrease in the total total magnetic interference, and, as a result, to a decrease in electromagnetic interference during the operation of the magnetic system. To compensate for the attractive forces that occur when large currents flow in the inner 3 and outer 5 current conductors, the insulating layer 4 is made with high mechanical compressive strength.

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.The use of one coil of an electromagnet reduces the cost and simplifies the design of the magnetic system, two or more - increases the magnetic field generated by the magnetic system, but complicates the magnetic system. To generate broadband magnetic pulses of different shapes and durations, the windings of the electromagnet coils are wound with a bifilar pair of wires with the same directional currents and are perpendicular to the axis of the coil, which ensures a non-inductive nature of the coils.

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.Thus, the implementation of a magnetic system using conductors in the form of metal braids of highly conductive material, arranged coaxially and separated by insulating material, in which the currents are opposite, allows mutual compensation of the magnetic fields generated by the conductors that feed the windings of the electromagnet coils.

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.The proposed device can be used in the field of electrical engineering and electronics to reduce electromagnetic interference when solving problems of magnetization and demagnetization, as well as when generating magnetic pulses of various shapes and durations during magnetic exposure of the object.

Claims

Магнитная система, содержащая электромагнит и гибкий магнитопровод, отличающаяся тем, что магнитная система содержит не менее одного электромагнита, а гибкий магнитопровод содержит изолированный центрально расположенный 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 центрально расположенном магнитопроводе.A magnetic system containing an electromagnet and a flexible magnetic circuit, characterized in that the magnetic system contains at least one electromagnet, and the flexible magnetic circuit contains an isolated centrally located magnetic circuit and coaxial flexible current conductors and an external protective sheath coaxial with it, the electromagnet windings being connected to a power source through conductors, while the electromagnet coil is placed directly on the centrally located magnetic circuit.