Намагничивающая катушка

 

Изобретение относится к области электротехники , точнее к намагничивающим устройствам . Цель изобретения - уменьшение массы и увеличение долговечности намагничивающей катушки (НК). У НК. предназначенной для создания стационарного магнитного поля Но в центре цилиндрической полости радиуса а. намотанной однородно по сечению с коэффициентом заполнения f проводом из электропроводящего материала с удельным сопротивлением рь и температурным коэффициентом сопротивления а1, величину наружного радиуса b и длину L НК устанавливают как координаты точки плоскости (а - / ), на графике функции ffowp+KfaMp-n 1/, a+fa +p1) I 2() J I+IUP1)1 ц-Т уЯо1112 Helv «4 в окрестности точки минимума функции V в/3(о -1) на этом графике, где ТПр - предельно допустимая средняя температура перегрева НК, коэффициент теплоотдачи ее поверхности.К -„-- и h ha + А теплопроводность материала каркаса НК и его толщина. Установленные размеры НК обеспечивают для достижения заданной величины Но в центре цилиндрической полости радиуса а минимально возможную массу (объем) НК и ее работу при ТПр в условиях естественного охлаждения НК окружающим воздухом. 2.ил., 2 табл. Ј 4 О 4 VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (эц5 Н 01 F 1Э/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Ьйт )P4 Иг

4(7>f aL a

4

О

° Ь (21) 4494653/07 (22) 17.10.88 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (71) Институт прикладной физики АН БССР (72) С.Г.Самдомирский (53) 621.318.25(088.8) (56) Штамбергер Г.А. Устройство для создания слабым п магнитных полей.—

НовосиЬерск: Наукв. 1972, с. 161-165.

Лагутин А.С. и др. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперименте.— М.: Энергоиздат, 1988, с. 16-17. (54) НАМАГНИЧИВАЮЩАЯ КАТУШКА (57) Изобретение относится к области электротвхники, точнее к нвмагничивающим устройствам. Цвль изобретения — уменьшение массы и увеличение долговечности намагничивак1щей катушки (HK). У Н К, и реднаэ наченной для создания стационарного магнитного поля Но в центре цилиндрической полости радиуса а, намотанной однородно по сечению с коэффициентом заполнения f проводом из электропроводящего материала с удельным сопротивлением р и температурным коэффициентом сопротивления а, величину наружного радиИзобретение относится к электротехнике, точнее к устройствам для намагничивания ферромагнитных изделий.

Цель изобретения — уменьшение массы и увеличение долговечности намагничивающей катушки.

На фиг.1 изображена намагничивающая катушка, разрез; на фиг.2 — экспери„„5U„„1704177 А1 уса Ь и длину L НК устанавливают как коордиао посос(а = — Д = — ), аграф

Ь (. а 7а ке функции ть Р и- 1) (. ь я б

Ь

2(21) 1+(!+P2) 1 f2 в окрестности точки минимума функции

Ч p(a — 1) на этом графике, где Т Р— предельно допустимая средняя температура перегрева НК, а — коэффициент теплоIf

А отдачи ео поаархиости,К вЂ” — а — и h—

ha +х теплопроводность материала каркаса НК и его толщина. Установленные размеры HK обеспечивают для достижения заданной величины Н в центре цилиндрической полости радиуса а минимально возможную массу (объем) Н К и ее работу при Тпр в условиях естественного охлаждения Н К окружающим воздухом. 2,ил., 2 табл, ментальные графики зависимости средней температуры перегрева от плотности тока.

Намагничивающая катушка выполнена в виде соленоида и состоит из обмотки 1 и каркаса 2. Выбор параметров катушки исходя иэ заданных величин поля Н, в центре катушки, внутреннего радиуса катушки а, допустимой температуры перегрева Тпр. осуществляют с помощью соотношения

1704177 с

Щ с1/3Ч((б. 4р 1)) 1/2 e+(ip ) г

Ь

2Ь2-1) 1+(1+Р1) !1 выбирая величину наружного радиуса

Ь и длину L нвмагничивающей катушки (HK) как координаты точки плоскости (а = — ф = )„ в окрестности точки мини«Ь 1. а 7а" мума функции Ч =P(cP — 1} на графике

Фф функции (1). При этом а — коэффициент теплоотдачи поверхности НК;

К = — е —, где А и h теппопроводность

h a+1 материала каркаса НК и его толщина. При этом НК наматывается однородно по сечению с коэффициентом заполнения $ проводом из электропроводящего материала с удельным сопротивлением рь и темпервФ турным коэффициентом сопротивления а .

На фиг.2 приведено сопоставление экспериментальных результатов зависимости средней температуры перегрева для трех различных намагничивающих катушек (параметры которых приведены в табл.1} от плотности протекающего по ним тока с рас. четными. Видно, что расчетные кривые хорошо описывают экспериментальные результаты.

В таблице 2 приведены масса (M), плотностьтока 0), средняя температура перегрева (Тп) и потребляемая мощность для предлагаемых (1 и 11) и известных (I и И/ НК.

Видно, что средняя температура Тп перегрева намагничивающих катушек, геометрические размеры которых установлены по изобретению, практически точно соответствует предельно допустимой средней температуре перегрева Т р. У намагничиваюг,их катушек с a = З,,В = 2 Тл либо недопустимо велика (lj, что делает эксплуатацию такой катушки невозможной из-за практически мгновенного выхода ее из строя. либо существенно ниже Тлр (П ). Выигрыша по долговечности катушки это не дает практически никакого (так как она достаточна и при работе катушки при Tnp), но приводит к резкому увеличению массы катушки - в рассмотренном случае более, чем в 4 раза.

В то же время мощность, потребляемая предлагаемой Н К, лишь незначительно превышает минимально возможную мощность, 5 требуемую для создания поля Но в цилиндрической полости радиуса а (которая достигается как раз при а = 3, j3 = 2 при условии принудительного жидкостного охлаждения катушки).

10 Геометрические размеры предлагаемых

НК могут быть установлены во всем практически важном диапазоне изменения а(доб см) и Но(до -60 кд/м), используемом в средствах магнитного контроля механических

15 свойств движущихся ферромагнитных изделий.

Формула изобретения

Намагничивающая катушка в форме со20 леноида, намотанного однородно по сечению с коэффициентом заполнения f проводом из электропроводящего материала с удельным электросопротивлением рр м температурным коэффициентом сопротивЭ

25 ления а, о т л и ч à lo щ а я.с я тем, что. с целью уменьшения массы l4 увеличения ев долговечности, длину намагничивающей катушки1 и величинуее наружного радиуса Ь устанавливают как координаты точки плоскости (а = —; P = 2 — ) на графике функции

b. ( а 2а

РЬ Р К(+ Р-1)3 1/2 +(+1+P2 Р1

Ь

2Ь -1) 1+(1+P )

35 (1М : г r„ðI PO I/2

40 в окрестности точки минимума функции

Ч =/В (сР— 1) на этом графике, где

tl

Тпр и a — предельно допустимая сред45 няя температура перегрева катушки и коэффициент теплоотдачи ее поверхности;

Ho — заданное поле в центре катушки; а — заданный внутренний радиус катушА кик и Ф

50 h а +А гдето и h— - теплопроводность материала каркаса катушки и его толщина.

1704177

Таблица 1

Таблица 2

Составитель А.Лукин

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н,Яцола

Производстве н но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101

Заказ 65 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 475