ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ
ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ В измерительных приборах, электрической аппаратуре и других устройствах в качестве источников намагничивающей силы широко применяют постоянные магниты. На рис. 9.12 схематично изображены магнитные системы магнитоэлектрического измерительного прибора (а) и поля ризованного реле (б). Эти системы, как и большинство им подобных, имеют несколько участков: 1) из магнитно-твердого материала постоянного магнита 7; 2) из магнитно-мягкого материала 21 служащего магнитопроводом, и воздушного зазора 3, форма и размеры которого определяются конструкцией и назначением устройства. При расчете магнитной цепи с постоянным магнитом требуется определить магнитный поток и индукцию в воздушном зазоре или по заданному потоку найти оптимальные размеры постоянного магнита (наименьшие объем и габариты). Характеристики размагничивания постоянных магнитов Величины остаточной магнитной индукции Вг и коэрцитивной силы Не характеризуют материал постоянного магнита: чем они больше, тем выше его качество. Как известно, на петле гистерезиса Вг соответствует Н=0, а при 5 = 0 Н = Нс. Промежуточные магнитные состояния определяются частью петли магнитного гистерезиса, лежащей во второй четверти,-характеристикой размагничивания. На рис. 9.13 показаны характеристики размагничивания некоторых магнитно-твердых сплавов: 1 — АНКО-4; 2 — АНКО-2; 3 — АН-2; 4—сталь с 30% кобальта. Такие характеристики используют при расчете постоянных магнитов. Согласно закону полного тока, сумма магнитных напряжений участков магнитной цепи (си. рис. 9.12) равна нулю, гак как внешняя намагничивающая сила (ампер-витки) отсутствует: Ят/т + ЕЯ/=0 или Um.t= —Е?/м, (9.5) где иы.т — магнитное напряжение постоянного магнита; ?С/м = Е(?/м.с + ?/мо) — сумма магнитных напряжений всех участков магнитной цепи, включая воздушные зазоры, но без постоянного магнита. Левая и правая части равенства (9.5) связаны с магнитной индукцией и потоком определенными зависимостями: Фт(?/М.т)—кривая размагничивания постоянного магнита (по форме повторяет кривую размагничивания материала, из которого выполнен постоянный магнит); Фм(?/М. с) — кривая намагничивания части конструкции устройства, изготовленной из магнитно-мягкого материала; Фо(?/мо)— прямая, проходящая через начало координат и повторяющая в других масштабах зависимость 5о = Цо#о. Определение магнитного потока в магнитной цепи с постоянным магнитом Пренебрегая потоком рассеяния (Фм«Фт«Фо = Ф) и магнитным напряжением в участках из магнитно-мягкого матери-зла (?/м.т*-1/«.о), можно построить в общей системе координат зависимости (t/M.T) и Ф(— UM. о). В этом случае искомый магнитный поток Фо определяется точкой их пересечения (рис. 9.14). душним jajupc До = Фо/5о. • Из равенства (9.5) следует что напряженности поля в воз душном зазоре и магните на правлены в противоположные стороны. При отсутствии воздушного зазора (постоянный магнит замкнут) остаточная индукция имеет величину Вг, а при на личии зазора будет меньше В, (рис. 9.14). Воздушный зазор создает эффект размагничива ния магнита. Задачи Задача 9.12. Определить магнитный поток и индукцию в воздушном зазоре постоянного магнита (см. рис. 9.12, а), если магнит, изготовленный из сплава АНКО-2, имеет длину /т = 10 см; 5Т=4 см2. Полюса и цилиндрический! сердечник изготовлены из магнитно-мягкой стали, имеют общую длину /м=15 см; воздушный зазор между полюсом и сердечником 8=0,2 см с каждой стороны и площадь 5= 10 см2. Характеристика размагничивания спла АНКО-2 представлена на рис. 9.13. Решение. Построим зависимость магнитного потока в магните от' магнитного напряжения Ф ((/„. т). Для этого, согласно кривой 2 на рис. 9.13, берем величины В и Я. подсчитываем Ф и t/MiI и результаты подсчета сводим в табл. 9.3. Для тех же величин магнитного потока определим U„, 0 Я5 для воздушного зазора. Величинами Яс/с для участков из стали пренебрегаем из-за их незначительной величины. Таблица 9.3 в, Тл 0,82 0,7 0,6 0,4 0,2 0 ¦ Ф = Д5Т, Вб Ят, А/см 1/„.т, А 3,28 -Ю-4 0 0 2,8 • 10~4 200 2000 2,4 Ю"4 300 3000 1,6-10"4 450 4500 0,8 10"4 550 5500 0 ! 600 1 6000 Для потока Ф = 3,28 • 10 4 Вб; Ф0 3,28 ? 10 В0 =—= —-0,328 Тл; So 10 10"4 В0 0,328 - = 2610 А/см; Но 4л 10" См.о = Яо5 = 2610 0,4=1044 А. Результаты подсчетов сводим в табл. 9.4. ф-1(Г4, Вб Тл //о, А/см V». о = ^Я05, А Зависимости Ф(СМ.Х) и Ф((/м0) построены на рис. 9.14. В точке пересечения этих графиков находим магнитный поток: Ф0 = Ф0 = 3,1 • 10 4 Вб. Магнитная индукция в воздушном зазоре Ф0 3,1 104 = 0,31 Тл. 10-10" Задача 9.13. Определить магнитный поток и индукцию в воздушном зазоре поляризованного реле (см. рис. 9.12,6), если постоянный магнит изготовлен из сплава АНКО-2, имеет длину /т = 4 см; 5т = 8см2. Размеры ярма и якоря; /яр=10см (на одну сторону), 5',р = 4см2; /„,== 4 см, S„ = 2 см2; воздушный зазор 8 = 0,3 см, 50 = 4см .