Особенности расчета магнитных цепей с постоянными магнитами

Постоянные магниты широко используются в электроизмерительных приборах, поляризованных реле, электрических машинах, электроннолучевых трубках, динамиках т.п. постоянные магниты изготавливаются из магнитотвердых материалов. Изготовленный из магнитотвердого материала постоянный магнит предварительно намагничивается до насыщения, а затем намагничивающая сила убирается. Следовательно, магнитное состояние материалов постоянного магнита будет определяться участком гистерезисной петли, находящимся во втором квадрате (кривая размагничивания), (рис.12, б).

При расчете магнитной цепи с постоянным магнитом необходимо различать два случая:

1. Предварительное намагничивание осуществлялось непосредственно в том устройстве, где магнит должен работать.

2. Намагничивание осуществлялось в специальной арматуре, а затем магнит был извлечен и установлен в рабочую магнитную цепь.

1. В первом случае расчет осуществляется следующим образом. Заданы геометрические размеры магнита и цепи и кривые размагничивания. Требуется определить величину магнитной индукции в воздушном зазоре. Решение задачи рассмотрим на примере схемы магнитной цепи изображенной на рис.12, а.

Магнитная цепь состоит из трех участков: постоянного магнита 1, магнитопровода 2, воздушного зазора 3. Магнитопровод изготавливают из материала с большой магнитной проницаемостью, поэтому в приближенных расчетах, пренебрегают потоком рассеяния, т.е. считают, что весь магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом проходит через воздушный зазор. При этих условиях закон полного тока запишется в следующем виде:

Отсюда напряженность магнита

Так как или (*)

Это уравнение прямой, проходящей через начало координат (на рис.12, б) прямая ON. угол наклона этой прямой к оси определяется выражением

где - масштаб на оси Н ;

- масштаб на оси В .

С другой стороны зависимость определяется кривой размагничивания данного материала постоянного магнита. Так как кривая размагничивания задается графически, то совместное решение уравнения (*) с заданным графическим уравнением производится графоаналитически.

Для этой цепи проводится прямая ON под углом a к оси ординат (рис.12, б). Точка пересечения этой прямой и кривой размагничивания определяет искомое значение и , характеризующих магнитное состояние вещества.

Определив , можно найти магнитную индукцию в воздушном зазоре:

При известном значении объем, а следовательно, габариты и вес постоянного магнита, определится следующим образом:

Т.е. объем магнита обратно пропорционален произведению . Cледовательно, магнит будет иметь максимальный объем и вес при . Зависимость имеет максимум соответствующий точке пересечения кривой размагничивания с прямой, являющейся диагональю прямоугольника со сторонам и (рис.13).

Следовательно, для наилучшего использования магнита желательно геометрические параметры выбрать таким образом, чтобы получить .

2.Во втором случае, после того как магнит извлечен из арматуры, в которой осуществлялось намагничивающиеся, его магнитное состояние будет определяться некоторой точкой В на кривой размагничивания (положение точки В определяется геометрией магнита) (рис.14).

Если теперь магнит поместить в рабочую цепь, то магнитная индукция увеличится, но увеличение ее будет происходить не по кривой размагничивания, а по так называемой к р и в о й в о з в р а т а ВС. Если магнит снова убрать из магнитной цепи, то магнитное состояние в точке В восстановится (по кривой СВ). изменение магнита при подобных операциях происходит по частным гистрезисным циклам. Так как обычно кривые частного цикла близки друг другу, их заменяют прямыми возврата, углы, наклона которых даются в справочнике. Таким образом, в рассматриваемом случае величины и определяются по точке пересечения соответствующей прямой возврата и прямой

А магнитная индукция в воздушном зазоре определится по формуле:

Дата добавления: 2014-01-14