Концентратор магнитного поля

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 которого представляет собой индуктор, выполненный в виде цилиндрического ферромагнитного корпуса диаметром D высотой h₁=L-1 в котором выполнен глухой паз глубиной h ₂ ограниченный диаметрами D₂ d₃, предназначенный для размещения обмотки возбуждения. Верхняя часть концентратора на расстоянии l₂=l-l₁ от индуктора имеет форму усеченного конуса диаметрами D и d, на расстоянии l₁ верхняя часть концентратора имеет форму цилиндра диаметром d, где на глубине h₃ в цилиндрической верхней части концентратора выполнена выемка радиусом R. Предложенная конструкция 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 H устройства. Концентратор магнитного поля прост в изготовлении и обладает улучшенными технико-экономическими показателями, кроме того за счет уменьшения потерь энергии на рассеяние по сравнению с известными концентратор является меньшим по масса-габаритным показателям с улучшенными технико-экономическими показателями (упрощенная конструкция, достаточная простота изготовления, низкая стоимость, прост в обслуживании). 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. 3 илл.

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, сложеные 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 то, что электрод набран из листов электротехнической стали различных размеров, электрод концентратора собран из нескольких пластин, материалы которых обладают различными магнитными свойствами, степень локализации в пространстве магнитного поля незначительная, наличие в конструкции короткозамкнутых колец ограничивает область воздействие магнитным полем, создает короткозамкнутые контуры, увеличивающие потери мощности в концентраторе.

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.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен концентратор магнитного поля, представляющий собой магнитную систему открытого типа в виде каскада с седловидной насадкой. 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 диаметром D высотой h₁=L-1 в котором выполнен глухой паз глубиной h₂ ограниченный диаметрами D₂ d₃, предназначенный для размещения обмотки возбуждения.

Верхняя часть концентратора на расстоянии l₂=l-l₁ от индуктора имеет форму усеченного конуса диаметрами D и d, на расстоянии l ₁ верхняя часть концентратора принимает форму цилиндра диаметром d, где на глубине h₃ в цилиндрической верхней части концентратора выполнена выемка диаметром d₂.

Магнитная индукция B и напряженность H магнитного поля связаны соотношением:

, [Тл] где

- магнитная проницаемость вещества (Гн/м);

₀ - магнитная постоянная;

в системе СИ ₀=4·10^-7 Гн/м =1,256·10^-6 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 зависимость магнитной индукции B и напряженности магнитного поля H от диаметра верхней части каскада d и его высоты 1.

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 h₁=L-1 в котором выполнен глухой паз глубиной h₂ ограниченный диаметрами D₂ d₃, предназначенный для размещения обмотки возбуждения 2 (Фиг. 1). На расстоянии l₂=l-l ₁ от индуктора верхняя часть концентратора имеет форму усеченного конуса диаметрами D и d, а на расстоянии l₁ верхняя часть концентратора принимает форму цилиндра диаметром d, где на глубине h₃ в цилиндрической верхней части концентратора выполнена выемка радиусом R. При этом высота l в зависимости от магнитной индукция B и напряженности H магнитного поля. Экспериментальным путем было подтверждено, что если магнитная индукция B и напряженность И магнитного поля возрастают, то l верхней части каскада увеличивается, а d и R - уменьшаются. (Фиг. 2). Зависимость магнитной индукции B и напряженности магнитного поля H концентратора от диаметра верхней части каскада d и его высоты l (Фиг. 3) подтверждаются расчетами по общепринятым формулам в которых диаметр d верхней части конуса определяется по формуле:

d=D-2lctg [мм], где

D - диаметр основания конуса,

- угол между катетом и гипотенузой в прямоугольном треугольнике.

, где

x - длина катета прямоугольного треугольника (Фиг. 3)

x=l·ctg

Площадь окружности S конуса вычисляется как:

[мм²]

Магнитная индукция магнитного поля определяется соотношением:

[Тл], где

Ф - магнитный поток, равный Ф=I·L, где I - ток, протекающий в обмотке возбуждения (A),

L - индуктивность катушки индуктора (Гн).

Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля:

[Тл], где

- магнитная проницаемость вещества (Гн/м);

₀ - магнитная постоянная;

в системе СИ ₀=4·10⁷ Гн/м =1,256·10^-6 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

- магнитная проницаемость вещества (Гн/м);

₀ - магнитная постоянная; в системе СИ

₀=4·10⁷ Гн/м =1,256·10^-6 Гн/м, а вектор магнитной напряженности :

, 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 B и напряженности магнитного поля H 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).

Концентратор магнитного поля, содержащий каскад, подключенный к внешнему источнику питания, отличающийся тем, что каскад 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-l, в котором выполнен глухой паз глубиной h_2, ограниченный диаметрами D ₂ d₃, предназначенный для размещения обмотки возбуждения, кроме того, верхняя часть концентратора на расстоянии l₂=l-l_l от индуктора имеет форму усеченного конуса диаметрами D и d, на расстоянии l_l верхняя часть концентратора имеет форму цилиндра диаметром d, где на глубине h₃ в цилиндрической верхней части концентратора выполнена выемка радиусом R.