способ намагничивания ферромагнитных параллелепипедов

Формула изобретения

Способ намагничивания ферромагнитных параллелепипедов, основанный на помещении ферромагнитного параллелепипеда в соленоид перпендикулярно его оси симметрии и использовании насыщающего магнитного поля, отличающийся тем, что на ферромагнитный параллелепипед наматывают катушку индуктивности, ось симметрии которой перпендикулярна оси симметрии соленоида, катушку индуктивности соединяют последовательно с соленоидом к источнику импульса тока намагничивания до насыщения ферромагнитного параллелепипеда, после чего снимают катушку индуктивности с ферромагнитного параллелепипеда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области магнетизма и предназначено для намагничивания ферромагнитных параллелепипедов, векторы намагниченности которых наклонены под некоторым острым углом по отношению к противолежащим двум граням параллелепипеда в направлении их более длинных сторон, и эти грани являются магнитными полюсами ферромагнитного параллелепипеда.

Намагничивание ферромагнетиков с большой коэрцитивной силой (магнитотвердые материалы) осуществляют в насыщающих магнитных полях, например, с помощью их помещения в соленоид, через который пропускают импульс однонаправленного тока от заряженных высоковольтных импульсных конденсаторов [1-3].

Ранее автором были предложены способы так называемого косо-кругового намагничивания ферромагнитных тороидов [4-5]. В частности, способ по патенту [5] может быть взят в качестве прототипа заявляемому техническому решению.

Известный способ косокругового намагничивания ферромагнитного тороида, основанный на помещении ферромагнитного тороида в соленоид, ось симметрии которого совмещена с осью симметрии ферромагнитного тороида, и пропускании через соленоид импульса однонаправленного тока, величина которого соответствует магнитному насыщению ферромагнитного тороида, отличающийся тем, что на ферромагнитный тороид наматывают катушку индуктивности, которую последовательно соединяют с соленоидом и источником импульса тока намагничивания до насыщения материала ферромагнитного тороида, после чего с последнего снимают указанную катушку индуктивности.

Целью изобретения является осуществление намагничивания ферромагнитного параллелепипеда, векторы магнитной индукции в котором образуют некоторый острый угол к его двум противоположным граням, а их проекции на эти грани направлены вдоль более длинных их сторон.

Указанная цель достигается в способе намагничивания ферромагнитных параллелепипедов, основанном на помещении ферромагнитного параллелепипеда в соленоид перпендикулярно его оси симметрии и использовании насыщающего магнитного поля, отличающимся тем, что на ферромагнитный параллелепипед наматывают катушку индуктивности, ось симметрии которой перпендикулярна оси симметрии соленоида, катушку индуктивности соединяют последовательно с соленоидом к источнику импульса тока намагничивания до насыщения ферромагнитного параллелепипеда, после чего снимают катушку индуктивности с ферромагнитного параллелепипеда.

Достижение указанной цели обеспечивается коммутацией указанных обмоток между собой и к источнику намагничивающего импульса тока.

Заявляемый способ понятен из реализующего его устройства, схема которого приведена на рис.1 и содержит следующие элементы:

1 - ферромагнитный параллелепипед,

2 - соленоид, ось симметрии которого (ось z) ортогональна грани параллелепипеда 1,

3 - катушку индуктивности, намотанную на ферромагнитный параллелепипед, ось симметрии которой (ось x) параллельна более длинной стороне его указанной грани,

4 - высоковольтный импульсный конденсатор,

5 - ограничивающий ток заряда конденсатора 4 резистор,

6 - высоковольтный источник постоянного тока,

7 - разрядник,

8 - сильноточный высоковольтный диод, исключающий экстратоки,

9 - первый двойной переключатель,

10 - второй двойной переключатель.

На рис.1 показаны векторы намагничивающего магнитного поля: соленоида 2 вдоль оси z и катушки индуктивности 3, выполненной на ферромагнитном параллелепипеде 1, вдоль оси x, а также результирующий вектор намагниченности, наклоненной относительно грани xy ферромагнитного параллелепипеда и составляющий с осью z некоторый острый угол.

На рис.2 представлены четыре возможных комбинации намагничивания ферромагнитного параллелепипеда в зависимости от положения коммутации двойных переключателей 9 и 10 в позициях «а» или «б», как это указано на рис.2а, 2б, 2в и 2г.

На рис.3 указан вариант взаимного отталкивания двух ферромагнитных параллелепипедов, встречно-косонамагниченных, с указанием стрелками возникающих тангенциальных сил отталкивания.

На рис.4 представлена другая картина взаимного отталкивания двух намагниченных указанным образом ферромагнитных параллелепипедов с противоположно направленными горизонтальными составляющими сил по сравнению с такими же силами на рис.3.

На рис.5 представленная пара намагниченных указанным образом ферромагнитных параллелепипедов подобрана так, что образует между полюсами однонаправленный магнитный поток влево с его линейным убыванием вдоль оси x, как это представлено на графике рис.6.

На рис.7 другая пара иначе намагниченных ферромагнитных параллелепипедов подобрана так, что образует между полюсами однонаправленный магнитный поток вправо с его линейным возрастанием вдоль оси x, как это видно на графике рис.8.

Общее количество различных комбинаций из пар намагниченных указанным образом ферромагнитных параллелепипедов равно восьми: кроме представленных четырех комбинаций на рис.3, 4, 5 и 7, в которых обращены друг к другу полюсы N, можно образовать такую же четверку пар с обращенными друг к другу полюсами S. Во всех восьми комбинациях возникают силы отталкивания. Еще восемь аналогичных комбинаций образуют пары при их взаимном притяжении, что, однако, интереса для практического применения не представляет.

Основной интерес представляют пары, образующие однонаправленные влево или вправо магнитные потоки с переменной напряженностью магнитного поля, создающие втягивающие силы для пробного ферромагнитного объекта, то есть формирующие продольное неоднородное магнитное поле вдоль оси x при использовании двух постоянных магнитов с их намагничиванием (рис.5 и 7) по заявляемому способу. Изменение напряженности магнитного поля в таких парах обусловлено эффектом накопления магнитных силовых линий в магнитном потоке того или иного направления.

Заявляемый способ может найти применение в магнитной энергетике [6-10] для повышения энергетической эффективности магнитных генераторов, преобразующих тепловую энергию окружающей среды, например, водных бассейнов, в механическую работу.

Литература

1. Преображенский А.А., Биширд Е.Г. Магнитные материалы и элементы, 3 изд., М., 1986.

2. Февралева И.Е. Магнитотвердые материалы и постоянные магниты, К., 1969.

3. Постоянные магниты. Справочник. М., 1971.

4. Меньших О.Ф. Способ косокругового намагничивания ферромагнитного тороида, Патент РФ № 2391730, опубл. в бюлл. № 16 от 10.06.2010.

5. Меньших О.Ф. Способ косокругового намагничивания ферромагнитного тороида, Патент РФ № 2392681, опубл. в бюлл. № 17 от 20.06.2010.

6. Меньших О.Ф. Магнитовязкий ротатор, Патент РФ № 2325754, опубл. в бюлл. № 15 от 27.05.2008.

7. Меньших О.Ф. Способ получения энергии и устройство для его реализации, Патент РФ № 2332778, опубл. в бюлл. № 24 от 17.08.2008.

8. Меньших О.Ф. Устройство стабилизации частоты генератора, Патент РФ № 2368073, опубл. в бюлл. № 26 от 20.09.2009.

9. Меньших О.Ф. Способ получения энергии и устройство для его реализации, Решение о выдаче патента РФ на изобретение от 24.02.2012 по заявке № 2010138231/07 (054577) с приоритетом от 15.09.2010.

10. Меньших О.Ф. Устройство автоматического управления электрогенератором, Патент РФ № 2444802, с приоритетом от 05.10.2010, опубл. в бюлл. № 7 от 10.03.2012. Запрос из Германии о патентовании.