/
Text
I t
.-.4
8.
.
.. 1.
tL]
:а
СПРАВОЧНИК
.
.
I
t) .'
о
J::
ПОСТОЯННЫЕ
МАrниты
СПРАВОЧНИК
Под редакцией доктора техн, наук,
проф. ю. М. Пятина
Издание второе, дополненное
и переработанное
МОСКВА. СЭ Н ЕР r и Я» · 1980
ББК 31.235
П 63
УДК 621.318.2(03)
А в т о р ы: А. Б. Альтман, Э. Е. Верниковский,
А. Н. rерберz, п. А. r ладышев, ю. А. rрациаНО8,
Е. Н. Зейн, J/. А. Кавалерова, ю. М. Пятин,
ю. С. Сакатунов, В. F. СеР2еев, А. д. Скоков,
Р. ю. Сухоруков, А. М. Чернявекая
ПРЕДИСЛОВИ.Е
@ Издательство «Энерrия , 1980
Справочник предназначен для инженерно технических работни-
ков, эанимающихся расчетом и конструированием маrнитных систем
с постоянными маrнитами. Основное место отведено в нем методам
ннженерноrо проектирования маrнитных систем, их конструктивному
решению и свойствам маrнитно-твердых материалов, выпускаемых
отечественной и зарубежной промышленностью. В настоящее время
конструирование постоянных маrнитов невозможно без caMoro пол-
Horo учета технолоrии изrотовления изделий из маrнитно-твердых
материалов. Нередко форма маrнита, найденная из условия получе-
ния требуемых параметров маrнитноrо поля, оказывается практиче-
ски неосуществимой из-за особенностей технолоrии изrотовления
маrнита. Поэтому в справочнике большое место отведено также
и технолоrии изrотовления изделий из маrнитно-твердых мате-
риалов.
За время, прошедшее с момента выхода первоrо издания спра-
вочника, техническая революция затронула и область постоянных
маrнитов: разработаны и начинают внедряться в производство новые
маrнитно-твердые материалы класса интерметаллических соединений
редкоземельных элементов с кобальтом. Высокие значения коэрци-
тивной силы и удельной энерrии этих материалов дают все основа-
ния ожидать, что их использование повлечет за собою переворот в
приборостроении и производстве средств технической кибернетики и
радиоэлектроники. Однако для этоrо необходимо отказаться от тра-
диционных конструктивных решений маrнитных систем и твердо про-
водить курс на их предельную миниатюризацию. За этот же период
сильно увеличилС,я объем производства ферритовых маrнитов, на-
шедших широкое применение в маrнитных муфтах, редукторах, опо-
рах, фиксаторах и т. д.
В соответствии с указанными обстоятельствами в новом изда-
нни справочника существенно расширены rл. 2 и 3, в которые введе-
ны параrрафы: «Оптимальная форма маrнитов из редкоземельных
материалов и ферритов», «Расчет тяrовых усилий», «Расчет маrни-
тов по методу эквивалентноrо соленоида>, «Реализация требуемой
характеристики распределения поля в рабочем зазоре» и ряд друrих.
Существенной переработке подверrлись также rлавы, посвященные
технолоrии изrОТОRления маrнитов, так как за истекший период бла-
roдаря успехам метал.lIурrии появились новые проrрессивные маrни-
тно-твердые материалы типа RC0 5 , сплавы системы Fe==Cr==Co и од-
новременно устарели некоторые стали.
Материал справочника распределяется между авторами следую-
щим образом: А. Б. Альтман и п. А. rладышев 5-1 5 2;
Э. Е. Верниковский 2 3; А. Н. rерберr 2 4, 3-1 о;
Ю. А. rрацианов и А. Д. Скоков 6 1, 9-7; Е. Н. Зейн 3-11;
Л. А. Кавалерова 1-11; 6-1; И. В. Литвинова, С. И. Левченко
1*
п 30308-028 119-80
051 (01 )-80
2302020000
4
п редисловuе
и В. Р. Краутман 7-1 7-6; ю. М. Пятин предисловие, вве-
дение, Э ]-1---1-10, 2-1----2-2' 2-5 2-11, 3-1......3-9;
ю. С. Сакатунов 4-1 4-4, 8-1; А. Д. Скоков ---- 6-2, 6-3,
8-2, 9-3, 10-1; Р. ю. Сухоруков 1-12 и 8-3; А. М. Чеl!-
нявская ---- 9-1 ---- 9-2 и 9-4 ---- 9-6; В. r. CepreeB ---- 1 0-2 10-5.
При подrотовке HOBoro издания были учтены все замечания чи-
тателей по первому изданию. Однако в связи с существенной перера-
боткой материала в новом издании MorYT появиться друrие недостат-
ки. Все замечания и пожелания читателей авторы и издательство
примут с блаrодарностью. Просьба направлять их по адресу:
113114, Москва, М-l ]4, Шлюзовая наб., 10, издательство «Энерrия».
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
;; ',:",,: ; ОсНовные этапы истории постоянных маенитов. Постоянные Mar-
: сЛу»<ат человеку уже около трех тысяч лет. В Китае маrниты
';" JlИ из сволшебноrо камня:. чу-ши, а в Европе, rде маrниты из-
. tны около тысячи лет, из «MarHeToc литое:. (камня из Маrнесии).
:968 названия означают один и тот же минерал маrнетит (маrнит-
A ж зняк) FеО.Fе20з, До конца XYHI в. маrниты применяли
.. основном в компасах. Известно также их применение в качестве
. tJблицовки входа с целью обнаружения оружия, спрятанноrо входя-
:::щвw (подобно тому, как это делается в современных аэропортах по-
.;ередством индуктивноrо контроля). Сначала использовали куски
.teТeCTBeннo намаrниченноrо маrнетита, а затем научшIИСЬ намаrни-
't. B8Tb стальные бруски, проводя по ним полюсом eCTecTBeHHoro
\:, аПll!та.
«;. . Начало изучения маrнитных компасов положено rильбертом,
:t пустившим в 1660 r. фундаментальный труд «О маrните, маrнит-
<:..х телах в большом маrните ---- Земле:.. Мноrие свойства компаса.
:;Ьпример маrнитное склонение, были известны и до rильберта. Одна-
'.o незнание принципа действия компаса иноrда приводило к непра-
-Ильному с ним обращению.
Изrотовление сильных постоянных маrнитов стало возможным
ilоспе открытия Эрстедом явления электромаrнетизма (1820 r.) и из-
roтовления Стердженом в 1825 r. первоrо электромаrнита. Применс-
lIIIе маrнитов в измерительных приБЩ'ах началось в 80-е rоды XIX в.
после изобретения rальванометра Депре д'Лрсонваля. С начала
&х в. И по настоящее время приборостроение является основным по-
." rpебителем постоянных маrнитов. Спрос на маrниты породил интен-
" еивныe поиски подходящих материалов и разработку методов рас-
. ,Jteтa постоянных маrнитов.
Начало ХХ в. характеризуется применением для постоянных Mar-
JlИТОВ вольфрамовой, хромовой и кобальтовой сталей, обладающих
аысоgими значениями остаточной индукции, но недостаточной коэр-
. QИТИВRоА силой и, естественно, незначительной удельной энерrией.
Тридцатые rоды характеризуются разработкой сплавов альнико
. -= высоким значением удельной энерrии, так как они обладают боль-
' mими значениями остаточной индукции и коэрцитивной силы. Появ-
JleНие этих сплавов расширило область применения маrнитов, обес-
печив их использование в поляризованных реле и друrих устройствах
автом.атики и связи. В настоящее время эти сплавы являются основ-
8ЫМИ при производстве маrнитов всех назначений.
Пятидесятые rоды характеризуются разработкой маrнитно-твер-
'Юiх ферритов, обладающих очень высоким значением коэрцитивной
. еилы при низкой остаточной индукции и в силу этоrо значительно
'ireньшей, чем у альнико, удельной энерrией. Однако небольшая CTO -
lroCть позволила широко применять ферритовые маrниты в устрои-
':;/'
6
Введение
Введение
7
ствах aBToTpaKTopHoro электрооборудования, а высокая коэрцитив-
ная Сила ---- успешно использовать их в маrнитной оптике радиоэлек-
тронных устройств. . .
Параметры современных .маенитов. Семидесятые rоды характе-
ризуются разработкой редкоземельных материалов на основе ин тер-
металлических соединений редкоземельных металлов с кобальтом.
Первое «поколение:. этих маrнитов со стехиометрией 1 : 5 представ-
лено соединениями SmCo s и (Sm, Pr) С0 5 , обладающими очень высо-
кими значениями коэрцитивной силы и умеренным значением оста-
точной индукции. Удельная энерrия этих маrнитов приблизительно в
2 раза выше, чем у альнико. Второе «поколение:. со стехиометрией
2 : 17, представленное соединениями Sm2(CO, Fe) 17 и Pr2 (Со, Fe) 17,
еще проходит стадию лабораторных исследований. По данным
Стрната [1], теоретические значения удельной энерrии и значения,
достиrнутые на лучших лабораторных образцах ферритов, альнико и
SmX0 5 , составляют в килоджоулях на кубический метр:
Ферриты АлыlИКО SmC0 5
.c'If'
Теоретические значения
Достиrнутые значения
24
16
176
54
112
96
&lJЬRИКО представляют собой компози и из О но оменных части
'ааuюченныХ в немаrни ную мат иц . В любых композиционных ма-
. лах мы имеем дело с кажущимися значениями индукции и ко-
тивной силы, а не их действительными значениями для ферро- 1-
......rнитноrо компонента. При малой плотности упаковки, Т. е. малом
:8сле однодоменных частиц в единице объема, кажущеес.я значение
: Ю1дукцпи получается малым, а при большоЙ плотности упаковки
.1Jcnедствие эффекта близости уменьшается кажущееся значение ко-
:&рцитивной силы. Поэтому существенный проrресс в улучшении Mar-
витных свойств материалов типа альнико и всех друrих аналоrичных
'композиционных материалов маловероятен. По поводу редкоземель-
НЫХ материалов BToporo поколения Стрнат утверждает, что «бе
сомнения можно разработать маrниты со значениями коэрцитивнои
силы 240 800 кА (3 1 О кЭ) И энерrетическим произведением до
480 кА.Тл/м (60 мrс.э), превосходящие по свойствам маrниты из
SmCoso Эти сплавы менее дороrи, чем SmC0 5 , но создают больший
маrнитный поток, имеют более высокие значения точек Кюри и луч-
iпие значения температурноrо коэффициента индукции, большую ста-
бильность в условиях окружающей среды и лучшую механическую
', рочность... В лабораторных условиях были достиrнуты значения
;8иерrетическоrо произведения 176----240 кА.Тл/м (22----30 мrс.э) при
81l3чениях коэрцитивной силы свыше 800----480 кА/м (10 и 6 кЭ) со-
ответственно». Зависимость теоретическоrо значения удельной энер-
rви от состава редкоземельных материалов BToporo поколения пред-
ставлена на рис. B 1, б, из KOToporo следует, что оба соединения
практически равноценны, так как максимальная удельная энеprия
у P r 2(CO, Fe) 17 Bcero на 5% выше, чем у Sm2(CO, Fe) 17. Приводимые
Стрнатом ожидаемые рекордные значения энерrетическоrо произве-
д..ения относятся к материалам с высоким значением температуры
Кюри. У материалов с очень низким значением этой температуры
9нерreтическое произведение может быть значительно выше. В на-
стоящее время наибольшим реально достиrнутым значением энерrе-
тнческоrо произведения обладает соrласно [12] соединение
ТbO'8' Gd02) зСо, имеющее в rелиевом диапазоне температур
ВН)mаж==816 КА. Тл/м. Это на 70% выше ожидаемоrо для
mJ(CoO.5, Feo,5) 17 при нормальной температуре.
В услови.ях сверхнизких температур обычно применяют сверх-
ПРОDодниковые маrниты, выполненные в виде тонкостенной трубки.
. Максимум энерrетическоrо произведения определяется здесь значе-
нием критической индукции Вир, превышение KOToporo ведет к поте-
ре сверхпроводимости. Соrласно [13] наибольшим значением крити-
ческой индукции В кр == 40 Т л обладает соединение NЬ з Аlо.sGе04о
Сверхпроводниковый маrнит, выполненный из этоrо материала, име-
ет Нсм==ОО, нс-в==вr/J!о, Вт==Вкр==40 Тл, Bj==Br/2==20 Тл, Hd==
c=HCD/2.==O,5BKP/ tO== 1,6.107 А/м. Отсюда (BH)max==B d Hd==320 МАХ
ХТл/м. Это в 400 раз больше, чем у маrнита из (ТЬо.з, Gd02) зСо,
работающеrо при той же температуре.
Сверхпрово"никовый маrнит отличается от обычных маrНИТОIJ
TO.flbKO тем, что У Hero для использования доступно также и BHYT
'реннее поле, занятое в обычных маrнитах веществом. Инду ция Ввп
R напряженность Н вп поля внутри Д.ТIинной сверхпроводящеи трубки
спределяются выражениями Ввн == В кр , Н вн == Bl<p/t!o. ПОЭJОМУ У
..-... f'\:
, ..- 1-.
.".ti.. (, .
I
Эти соотношения представлены на рис. В-l, а, из KOToporo сле-
дует, что у ферритов и SmC0 5 реализованные значения удельной
энерrии близки к их теоретическому пределу, а теоретический пре-
кДжjнS W
mZ
'21f0
....
Q
Е
и 200
il
!БО
/н) 120
О 60 О Х
0,1 0.2 ОД O,tf 5
а) о)
Рис. B-I Сравнение теоретических значений маrнитной энерrии спла-
вов R 2 C0 17 и энерrии друrих маrнитных материалов.
а для ферритов, альнико. SmCos; 6 сплава класса R2(Co, Fe)17, rде R
редкоземельный элемент; 1 потенциально возможные значения; 2 лучшие
достиrнутые значения.
дел у альнико существенно выше, чем у SmC0 5 . Однако в отношении
альнико теоретический предел удельной энерrии, приводимый Стрна-
том, с ав едлив только для ИЗОЛИР :)8а J! ЫХ Qднодоменных частиц, а
ДЛЯ сплава не может быть достиrнут даже в ПРиНIiнпе,- ЙОО сплавы
8
Введение
Введение
9
!fN,Ц
,
,,"' .
сверхпроводниковоrо маrнита выrоднее использовать внутреннее по-
ле, энерrетическое произведение KOToporo ВвнН вв B;p/Jlo 4(BH)mg:c
в 4 раза выше, чем у наружноrо поля.
Основная литература по расчету постоянных маенитов. Вопро-
сам проектирования маrнитных систем с постоянными маrннтами по-
священа весьма обширная литература. Первым обстоятельным
исследованием была работа Эве у шеда [2]. Инженерные методы рас-
чета были предложены Пику [3 , но основоположником теории Mar-
нитных процессов в металлах является В. К. Аркадьев [4J. Даль-
нейшая разработка методов проектирования постоянных маrнитов
велась мноrими авторами. В 1940 r. Н. Н. Разумовский [5] пред-
ложил «производную:, кривую размаrничивания для расчета маrни-
тов, проектируемых с учетом искусственноrо старения путем размаr-
ничивания. Ундерхилл [6] дал в 1944 r. HOMorpaMMbl для учета рас-
сеяния маrнитноrо потока. А. М. Сенкевич [7] дал в 1946 r. сводку
расчетных формул для определения проводимости воздушных участ-
ков путей маrнитноrо потока. Ротерс [8] предложил в 1949 r. упро-
щенный метод расчета проводимостеА воздушных путей маrнитноrо
потока, А. r. Сливинская и А. В. rордон [9] дали в 1965 r. методику
определения оптимальноro соотношения параметров маrнита.
Р. Р. Арнольд [10] предложил в 1969 r. новый упрощенный метод
расчета и проектирования разных типов систем с постоянными Mar-
нитами из различных материалов. В. В. Коrен-Далин и Е. В. Кома-
ров [11] в 1977 r. систематизировали методы электрическоrо модели-
рования и численных расчетов маrнитных систем с помощью ЭВМ.
Новые направления в конструировании устройств с постоянными
ЖQс-нитами. Появление редкоземельных маrнитных материалов
(Рзм), имеющих малый объем, приходящийся на единицу энерrии,
высокое значение коэрцитивной силы по намаrниченности и устойчи-
вых к воздействию размаrничивающих полей, ставит перед конструк-
тором три основные задачи:
1) Радикально изменить традиционные конструкции маrнитных
систем с учетом Toro, что оr.тимальная длина маrnита из рзм соиз-
мерима с длиной рабочеrо зазора, а маrнит, часто имеющий форму
толстой пленки, необходимо располаrать в непосредственной близо-
сти к рабочему зазору.
2) Эффективно использовать силы отталкивания маrнитов в ме-
ханических УСТРОЙСТВаХ: опорах, муфтах, редукторах, передаточных
механизмах и т. п.
3) Применять «безжелезные:. якоря в быстроходных электриче-
ских машинах с целью устранения дестабилизирующих усилий от од-
HOCTopoHHero притяжения железа якоря к железу статора, вредно
отражающихся на работе опор.
В настоящее время маrниты из рам в основном применяются в
космической и авиационной технике. В друrих областях техники их
широкому применению пока препятствует довольно высокая стои-
мость. Имеются сообщени.я о разработке для космических объектов
аккумулятора кинетической энерrии на маrНИТНЫJr подшипниках,
энерrоемкость KOToporo выше, чем у химических аккумуляторов той
же массы [14]. MOMeHTHoro кольца Ll5] и MOMeHTHoro Авиrателя [16]
для стабилизации спутников по трем осям, прецизионноrо акселеро-
метра [17] для космических кораблей, миниатюрной маrвитной си-
. тмы для фильтров сверхвысокой частоты [18], быстроходных Mar-
':;"IIRТНЫХ подшипников [19] для устройств, длительно работающих в
;"aKYYMe, турбомолекулярных насосов, лазерны сканирующих уст-
ойств, центрифуr и друrих быстроходных устроиств.
;!: (; В авиации маrниты и рзм приыеняются в reHepaTopax и испол-
. Чfите)JЬНЫХ двиrателях. Известна разработка быстроходноrо reHepa-
'МtGpa на 200 кВ. А [20] и приводных микродвиrателеА [21].
'. Для нужд электротехнической промышленностн пред_ложен мно-
rоФункциональный датчик скорости [22],предназначенныи дЛЯ KPYI!-
ВЫХ двиrателей постоянноrо тока и систем реrулирования. Для швеи-
. . ной промышленности предложены MHoropoTopHble двиrатenи с общим
статором [23] и 4::вобуляторы» маrнитные преобразователи вра-
щательноrо движения в поступательно возвратное.
Динамика цен на редкоземельные материалы и маениты. Нача-
лом промышленноrо производства маrнитов из рмз следует считать
. 1973 r. Этому предшествовало резкое снижение цен на рзм бла-
rодаря открытию метода прямоrо восстановления SmCOs из окислов.
В даJlЬнейшем снижение стоимости происходило за счет введения
ИОВ!lХ мощностей и снижения цен на сырье. Соrласно [24] совре-
менные цены мировоro рынка на маrниты из рзм в 4 10 раз выше
. 'цен на маrниты из альнико разных марок, и о идается, что стои-
-'мость сырьевых материалов д..ля рзм й ближаишие rоды снизится
'на 50%.
В настоящее время стоимость единицы маrнитной энерrии у аль-
, ИИ ко и рзм практически одинакова, но применение РЗМ приводит к
"1Юмпактности и миниатюрности изделий. Поэтому в общем случае
1lpименение изделий с маrнитами из РЗМ следует считать целесе-
. образным и экономически обоснованным.
rЛАВА ПЕРВАЯ
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
МАrНИТНО ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
1-1. ОСНОВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, ЕДИНИЦЫ
И УРАВНЕНИЯ АrНЕТИ3 А
м а r н и т н о е п о л е одна из двух сторон электромаrнитноrо
поля, о{)условленная движущимися зар.яженными частицами и изме
нением электрическоrо поля, оказывающая силовое воздействие на
движущиеся заряженные частицы и выявляемая по силовому воз
действию, направленному нормально к направлению движения этих
частиц и пропорциональному их скорости.
М а r н и т н а ,я и н Д у к Ц и я В векторная величина, характе-
ризующая маrнитное поле и определяющая силу, действующую на
движущуюся заряженную частицу со стороны маrнитноrо поля. Mar-
нитная индукция численно равна отношению силы, действующей на
заряженную частицу, к произведению заряда и скорости частицы,
если направление скорости таково, что эта сила максимальна и име-
ет направление, перпендикулярное к векторам силы и скорости, сов-
падающее с поступательным перемещением npaBoro винта при вра-
щении ero от направления силы к направлению скорости частицы с
положительным зарядом.
М а r н и т н ы й n от о к Ф поток вектора маrнитной индукции
сквозь некоторую поверхность S.
М а r н и т н ы й д и n о л ь любой элементарный объект, созда-
ющий на больших по сравнению с ero размерами расстояниях Mar-
нитное поле, идентичное маrнитному полю элементарноro электриче-
CKoro тока.
М а r н и т н ы й м о м е н т м а r н и т п о r о Д и п о л я Р BeK
торная величина для маrнитноrо диполя, ассоциируемоro с элемен-
тарным электрическим током, равная произведению этоrо тока на по-
верхность, охватываемую контуром тока, ее направление нормально
плоскости контура и такое, что для смотрящеrо в этом направлении
ток протекает по направлению вращения стрелки часов.
М а r н и т н ы й м о м е н т т е л а векторная величина, равная
rеометрической сумме маrнитных диполей в данном теле.
Н а м а r н и ч е н н о с т ь М векторная величина, характеризу-
ющая маrнитное состояние вещества, равная пределу отношения
маrнитноrо момента элемента объема вещества к этому элементу
объема, коrда последний стремится к нулю.
М а r н и т н а я п о с т о я н н а я O коэффициент пропорцио-
нальности между В и Н в вакууме, равный в системе СИ 4лХ
)( . 1 0 7 [н/м.
(!-1]
,.
''..
\-е
. .
.....
..
c:r
.
с
..
...
Основные величины и уравнения .маенетиэма
11
(\')
::s
t-.
<u
с\)
t?
со
cu 11
ISI <:
==
as ==
J:J"
cu
:I!
ISI
а. 11
t:: \о
r:o
....-4
cu .
=:1::1
==си(1)
:J:J"=IJ: \о
O = CQ
=(1) =
O=8. о..
= :J:: v
.O \о
:I; = си (1)
CQ
'""
IJ:
IJ: CI)
s g Q:1
!2 си о 11 11
1J::s:""
==O \\
сиси= :s
I:{:=p. е
cиlQcи
р.",:I
t::p.o
О»;
'"
.. р.
I I
си=
е
(1)1Q=
ocиJ:J"
8а
"
Q)
:S: tO
т =: Е-<
(1) :S:
= =
J:J" t:
= (1) tO
J:; tf :S
си
IQ О
t)
:s: О 6
= Е-<
'" с::
IQ О
О t:
= (1) a:s::
си
:а О
= = =
as Е-< foc
:t: -= =
= Е
tO t..s
::s
cu
q)
tj
Q.
-;s
2$
::t'
::s
:t
::s
t't;)
<u
:ё
::s
::s
<u
q)
<u
:с;
:t
со
(:)
:t
О
--...
о
е
tO
r:::t:
=
о
=
(1)
а:;
О
(,)
О
Е-<
<:
а:;
(-ос
--......
::s
::r:
......
11
2
<:
....-4
Q. Q. о..
Е-<
Е-< Е-< ,(1)
Q) Q).
2 ::s r:::t:::S
t..s
tO tO .::c
== = 7 :а C'I
o..::s o.. 0..:I:::s
Q)E-<.
(1)--...... (1)--...... t::tO<:
t::<: t:<: ;$0..
::s ::s <:
<: <
о
::Е! ::Е!
о о
I ..... ::::.
........ ........ ::J
о )'! 11
:I! В c::r-
Q.. --... CI) 11
11 11 о
11 11 в
::Е! о ::Е! --...
::х:: 11
о
............... I
::х::
:
6
6 0(,)
а:;
= t::tO
О tO
O r:::t:
о (1;$ tO Е-< C' tO ts: t:J::
= Е-< = t1 Е-< О
Е-< Ё2 O:S::..a:S: :S: = а:::
= (1)Е-<0 = Q) О
= =(,)= а::: t:
tO :S:0(1) ro О ==
::s :I:a::: ::s (,)
::s
.Q 6
Е-< ::s
с,)
о ,
= = .==
= (1) :а
=:( ::r
(1) = =
о !Е
Е-< = Е-<
= tI:: =
= C::::LO ro"Q = Е-<
t.. с:: :SE-< =
tO rot:J:: roc.J ro(1)
::r::a:; x ::s
t:J::
о
t::
==
'::t
t:J::
Р.
t';3
(1")
O:S::
::Е
==
Е-<
==
==
t';3
:2
<
ci.
:::!:
«:(
ci.
Е-<
(1)
::s
6..
(1)
t::
::s
«:(
в
--...
........
11
c::r-
11
r.:...
6!
tO
(,)
tI::
tO
S
:Е
=
са
12
Характеристики )' HUTHO"TBepabtX .мйтеpшV&08
[r А" 1
......
I
.....
c:s
h
<u
::t
:t
<::>
I't:)
Qj
=
::.:
са
::r
си
::Е
=
р.
t:
D::
=
сиси=
==си
::.:=Q.
:
oCtS('/)
===
си('/)
::so:21
'8 i
Х==
си
......
D::
CиD::3
g
S2......0
D::cиf-.
;;g
0.1tI2
coO
00.=
;>.
О.
. :21
СОси=
===
('/):ж:::r
OQJ=
::r
C::J
11 IN 11
::!
11 с.: ........ II
U
<
:E':I? со r::< ........
< 11... ........ :::е
'С,,)
11 :::е . r:;
... ОСО Е---
"'11« ........ C'I
\O
11 .. СО........
U \о t:; < ... 11 < 11
.COE--- ... . II
. 11 ==
::I: СО... 11 r:; ==:::еСО .........
... 11 ::I: o--- :I:
Е------ L...
... 11 ..... ... 11 ... 11 11
ci
ci.
QJ
:::е
Q)
t:; t:; = t';3
= Е--- Е--- :r:
0::1; :i :s:
Е--.
2::I: t:; t:; о. о.х
U u = :I:L...
,.Q Q) Q) Q) QJ
:r: Е--- L...
с::
::i.
.;; с:: с:: Q [00
.;; r/) ...... ::i. 1
+ ..... ......... о
)1 Q ......... с"/) 11 .....
Q ::i. е ео =:t:
11 ::i.
11 11 .........
11 11 Q 11 Н
::i. ci:J" ....)
р. u 11 < 11 Q
I:Q Р. Р. ::i.
I:Q I:Q са
::i.
........... -----
о.
I:Q
се
....) <:
са
:1.
-----
t';3
«s
i t::{ .Q
=
ISI О .Q
::r :3: t:;
:11 == == О Е--
Q)
r:; "" t:; t:: ,. tII:
QJ :3: «s
= 8 :: Q) ==
::s t::{ 11:1 ::t == ::r:
си ::t ::t
= :.с t::{ = g:::
= О О
CtS . I t::{ cg ::r:
= 0= == ,.Q О &
О t::::t == :: Е-- с..
= -== :: U t: t::""'"' t::
си О
::11 D:
= :: t::{ о:: ::r: g:::
са S == со == cg «s t';3 «s
:I: ==:: == :: ::с ==::r: ==
Е-- Е-- foo E-t
«s и :: ::IIIIC :3: $ ::
::f0Q)-:S:: == == ",,3 Е
"" t::{ ""
::ga:;:Q) == ::r: t'I:I U «s
СО ::;: са :s: ::;: ::;:
О
::i. Х
х
<
... \о
II
<
"
Ir с.:
:Е СО
X
...
I
>. с')
........
t';3.:s:
===
.Q
t:;Q)0.
>.:rE--
О :S: Q)
"'
............
=:t:
се
11
О::
::
"-
g.
Q)
==
(7)
0::'"
=
Е--
:11
:1:
'"'
со
,.
ас
«s
о:
t::{
::i.
11
=:t:
............
11
х
,.Q
Е--
=
::
:r
::Е
=
=
о.
с
cg
=
Е--
ts::
==
""
t';3
:;:
1 J /]
'
::I!
......
< ....
. ,
а:;: .....
f- -t
n
с')
,. ;
...... .
ё
t::t:
/1
t';32 t:
==........
<
о. .
Q) t:;
t:E---
:::е
t';3
I C'l.
t'I:I Е--
5а) (J
Q):::e Z
Е--- :r
::s
::s
't)
11 (J
'-..
=:t: (J
...
;:s
=:t: :::r
't)
<u
't)
<::>
со
Q.)
<u
:11 t:::
::с
Q)
Q)
=
('1)
:3:
О
О.
С
:.с
t:J"
11:1
Е--
О.
Q)
::r:
(1)
13
Основные величины и уравнения маснетизма
t::{U
0:21
1tI::t
си:ж:
о.:ж:
си:ж:
t:t::{
(!)
ltI
,ciscи
==
(1)=
Ocи
::r
си
...............
си
=
=
CtS
.... ltI
О
U :ж:
си
::s
=
са
:r:
=
= ...............
cи
(.IJ
i;==
о:ж:=
'Ocи
o::r
си
5 си
=
L-. ;
U ltI
О
са =
:1 си
:1
=
(,) са
:r:
«>cи
O::r=
==
...............
m
:11 си
=
=
:J CtS
111
!:Q О
=
4,)
:1
:I:
\о
СО <
00
I
О
........
о
\о <
са
о. о.
Q) Q)
'" t::
Q)
СО <
()
'"
t....
а:;: f-o
О.
Q)
cg '"
() .Q
::;: ::
t....
е tt..
со
а:;:
::
()
g:::
:.с t';3
О ::f
Е--
О
С
о: ::
cg
:zs t::{
:z: О
Е-- Е--
ts: ё
==
"" ""
«s «s
::;:
:Е
......
<
I
2
.........
<
о.
Е--
Q)
::s
::r:
о.
Q)
t::
::I!
<
(1)
t::{
Q)
Е-о
U
О.
(1)
...............
::t:
.
...
::
==
'"'
::s
,.Q
...
IJ:
==а:;:
::с О
C
ос2
9-0
С;:Ж:
:I::
......
<
о
8
C'I
)1
<
01)
I
О
...
iМ
2
<
I
f-o
«s
О.
t::{o.
«SE--
= Q)
::S
o.-:s::
Q):2!
С==
::s
<
...............
I
:;:
u
t....
U
«s
::t
:s:
==
:s:
t::{
r..IJ
::11
f-o
==
Q)
О
2
-=
:а
==
Е--
::
==
""
""
::;:
::s
........
<
о.
Е--
Q)
,.
«s
==
О.
41
С
<
u
L.-.
U
«s
::t
:s:
=
:s:
t::{
Щ
,.Q
Е--
()
О
са
=
Q)
t:J"
::
::r:
""
«s
2
«s
:r::
:::е
.... :-
r:; ::r:
Е--- о> 1'-
< . о> I I
I I О С
О О ...
I
о
-------- -------- ...............
а:;: ::r:
== ........
<: t.... t.... ::r:
t....
- -
о.
о. t
Е--
Q) «s
==
о- «s == ts: ::
Q) 5 о. о. о..
t:: = :J:: =
::1; с1) Q) Q) Q)
< L... t.... t....
-- -
!j
----
::;:
u u u
t.... t....
U о. U U
Е-- t'I:I «s
«s Q)
::t ::t ::f
:s: U :s: :s: :::
= U Е-- ::r: =
:s: >. = :s: :s:
t::{ «s t';3 t::{ t::{
r..IJ L.-. U r..IJ t.U
-------- -------- ..............
::11 се .....:3 <: са
с;:,. :::t
............ ........... ........... ...............
.Q dJ
Е--
U «s
О ::f
g::: :s::
= :: :I: о::
::t t::{ О t';3
t::{ ::.::: о 0.=
>. cg с:: f-o
О. t::{ ос о 2
t';3 = Е-- О. t:;
('1) = u с О
О u
-:S:: О:: а: g::: 0::10
:2! t';3 cg ro t';3 t';3
:s: = :: :I: ::r:,.Q
Е-- Е-- Е-- Е--Е--
== :s: :s: U
:s: >. = :х: о
"- t::{ L... :::e
t'I:I t';3 = t';3
::;: :s:
14
Характеристики маенитно-твердых материалов
1 2]
Виды маенетизма
15
[r А. 1
и н Д у к Ц и я н а м а r н и ч е н н о с т и ом векторная вели-
чина, равная по модулю произведению маrнитной постоянной на на-
маrниченность и совпадающая по направлению с направлением век-
тора намаrниченности.
Н а п р я ж е н н о с т ь м а r н и т н о r о п о л я Н ---- векторная
величина, равная rеометрической разности маrнитной индукции, де'
ленной на маrнитную постоянную, и намаrниченности.
М а r н и т н а я в о с при и м ч и в о с т ь х --- величина, характе-
ризующая свойство вещества намаrничиваться в маrnитном поле,
скалярная для изотропноrо вещества, равная отношению модуля на-
маrниченности к ,модулю напряженности маrнитноrо поля и тензор.
ная для анизотропноrо вещества.
А б с о л 10 Т Н а я м а r н и т н а я п р н и ц а е м о с т ь J.1a ве-
личина, характеризующая маrнитные своиства вещества, скалярная
для изотропноrо вещества, равная отношению модуля маrнитной ин.
Дукции к модулю напряженности маrнитноrо поля, и тензорная для
анизотропноrо вещества.
О т н о с и т е л ь н а я м а r н и т н а я про н и Ц а е м о с т ь J.1r
отношение абсолютной маrнитной проницаемости к маrнитной по-
стоянной.
М а r н и т н о е с о про т и в л е н и е RM ---- скалярная величина,
равная отношению разности маrнитных потенциалов на рассматри-
ваемом участке маrнитной цепи к маrнитному потоку в этом участке.
М а r н и т н а я про в о Д и м о с т ь Л --- скалярная величина,
равная отношению маrнитноrо потока в рассматриваемом участке
м:аrнитной цепи к разности маrнитных потенциа.JIOВ на этом участке.
у Д е л ь н а я э н ер r и я (п л о т н о с т ь) м а r н и т н о r о п 0-
л SJ W ---- величина, равная половине скалярноrо произведения век-
тора маrнитной индукции на вектор напряженности маrнитноrо по-
ля в какой-либо точке поля.
Э н е р r е т и ч е с к о е про и з в е Д е н и е ВН --- величина, рав-
ная скалярному произведению вектора маrнитной индукции на век-
тор напряженности маrнитноrо поля в какой либо точке поля. Изме-
ряется в теслах-ампер на метр.
Основные величины, единицЫ их измерения и .уравнения MarHe-
тизма приведены в табл. 1-1.
:s:
::с:
и
Q)
::r
=0..
E-<
>'Q)
::с: ::!:
t';3 :s:
:Z:
t..
0..(.)
(т)
'ho.o
I
'ho.o
)1
<
с'> f--4
)1
I
t::1: ........
t::
о
о
::s::
t::t u
0:8
1:C::1
CI,,)=
р.=
CI,,)=
t::t::t
CI,,)
I:C
CI,,):8
==::1
(11==
OCl,,)X
'O:r=
О
CI,,)
=
х
'"
::s:: I:C
о
U =
CI,,)
:Е
:s::
'"
::t
:25
::1
=
=
:s::
t::t CI,,)
[JJ
ё
oQJ=
\O:rt::t
О CIJ
...............
5 CI,,)
=
=
1--. са
U I:C
О
'" =
CI,,)
:Е ::Е
CI,,) =
Е-о са
u
== ::t
U
, .
(I1C1,,)CI,,)
O:r=
8 =
-------------
'"
= CI,,)
=
:r =
= =
'"
са
CI,,) О
t:Q =
CI,,)
:Е
=
са
::t
I
\с
Е-.
<u
;r:
<u
<::>
<::>
Q.
t::::
'"
2
........
:Е
t::1:
\о
>.
::С:о..
Е-<
t';3 Q)
:Z:
,!I :::
t:; :::
>.::с:
0(.)
:Е
1:::{
'"" 1 '"
о.. ::е
'" и
::r:
CQ
t:J::
t';3
:z:
Е-<
:s:
:z:
'""
t';3
::!:
t:J:: t:J::
:::
:z:
,!Io..
t:;Q)
Q) :I:
t::{'"
::!:
........
<
Е--с
)1
Е-<
са со ::с ::с
t-- 00 IQ t--
I I I I
О < о о о
......
о о t::
------ ------ -----
а:: ::!:
Е-< < со ::с
са ::С.
----- ------ ------
«s
:z:
о.. о..
Е-<
Q) Q)
t::
::!: I
';'0.. :z: :z:
о.. :z: о о
«Sf-o Е-< Q) О Е-< Е-< Е-<
t:;Q) t:: t:; ,!I !2 !2
(.) Е-<
Q) t';3 )1 >. о ,!I ,!I
Е--с са < со ::с ::с
------ ------ ----- ..............
I <J ::!:
:z: и
::s: ==
t::{ ::s:
t::{
------ ----- -----
о..
>. Е-<
U U U Q) U
t::{ )1
:z:
>. U U U :s: U
Е-<
::с: =
Q) «s t';3 со
(.) ::t ::f ::f со :::f
r%I := :s: == «s tt .==
== :z: :z: «s ==
t.. := == == :с :z: ==
о.. t::{ t::{ I::! == == =:(
(т) щ щ
------ ------ ----- ...............
Q,
...... t.tJ CQ Х
'"
и
t::{
Q)
Е-<
(.)
о..
'"
u
(.)
>.
«s
......... ------ ----- ............... ...............
, , со =
Q) о t:;
r%I Е-< t:J"
(1") = t';3
:s: о (.) S )1
о t.. t::{ «s :=
о.. о t:J:: о.. ==
t:: ::с: о.. t:J:: Q.
(.) t';3 '-1 r%I 1::
Q) (1") s ....... со)
Q) ::r :i5E:' о
о = .::: >.
::с: о.. ::s: :Е t:;:Z:
(.) Е-< ::с:
Q) (.) :s: =Q)
::r ,!I Q) Q) r%I и)1 о:
::: Е-< t:; ::r t::{ о
Е-< Q) (.) ::: о Е-<)1 ==
Q)::: о '" о.. о.. E-<"Q
'-- :I: :z: Е-< Е-< ==-:s:: :=Е-<
0..Q) S t';3 t';3 ::с: «s Q)::s: == и
t::{ t:; Q) Q) t:; S t.. O
О ::с: «s r%I
::: t:; t:; :=
(т) U (i) (т) u
:iQa, .
CI,,)== ,Q
,.Q = '" а
'g o CI.
I ,!:. Q
8'o
Ii O
t::",
CI,,) '" 1:{ =
:r = 1:{
CI,,) са О О
и:E
2 О а
О:Еи '"
g:=Q е-
CI,,) :E.lI =
(:I.CI,,)
g u :s
О CI,,) 0,,<::,
===00:::;
CI,,)=
.lI о.CI,,) ==
I:{c::r
'" = u
S-ICS: Е
ООса
g.:E ><
= Е-о '" '"
1 0=
.lI >о
(1) '"
. = 1:{ о
'" == (11 0&
=:1",
= = ><
Oca :а
t::t Е-о са =
I m t
.... = :r
.. о
g;:E; р.
='0 О I:C
О 5
'" IJ: >о CII
OJtl::
'о О S
O ....
CI,,) CII .
&:1: = ......
er 1:{ О CII
Q о... t
IJ:,Q Е
:f (J Е-о CIIS
-== t (J :а
иCIIS
:11 ::Е Е-о 2
E-о=О О
tIC= =
=01:2 =
ISI 1:2 tIC
(:1. ::Е:: О
1:2 О = t
ф I:fJtl:: О
::1=CIJ t::
III ; :s
E-08=i Q
r:a I:{::S ,Q g
. О
Q) t:: Q)
= ::Е!:;
= са CI,,)
.O(:l.
1:1' =
Q) :; ;
::Е :8:Е
= ::
(:1. t)
t:: :r
I :
s (J
1-2. ВИДЫ МЛfНЕТИ3МА
CTporoe изложение теориИ маrнитных свойств вещества возмож-
но лишь в рамках квантовой механики. В технической литературе
при изложении теории маrветизма оrpаничиваются качественным
описанием явлений.
Маrнитные свойства веществ в общем случае определяются со-
вокупностью ряда физических явлениЙ:
движением электронов по орбитам BOKpyr ядра ---- при этом соз-
дается орбитальный маrнитНЫЙ момент:
свойствами электронов, которые связаны с созданием спиновоrо
маrнитноrо момента;
строением электронных оболочек атома;
электростатическим взаимодействием между электронными обо-
16
Хс..рактерuстuкu Ma2hutH,o-твердых материалов
(Т А. I
J 2]
Виоы .ма етизма
17
лочками соседних атомов с некомпенсированными спинами (обмен-
ное взаимодействие);
энерrетическими соотношениями в веществе, что связано с соз-
данием замкнутых макроскопических областей, называемых до-
менами.
Количественную оценку маrнитных свойств вещества принято
давать по ero маrнитной восприимчивости x==MjH, rде М ---- HaMar-
ннченность вещества, Н ---- напряженность внешнеrо маrнитноro поля.
В зависимости от маrнитноrо состояния вещества разделяют на
диамаrнетики, парамаrнетики, ферромаrнетики, антиферромаrнетики
и ферримаrнетики.
Д и а м а r н е т и к и вещества, атомы, ионы или молекулы ко-
торых не имеют результирующеrо маrнитноrо момента при отсутст-
вии BHeWHero поля. Во внешнем маrнитном поле они намаrничива-
ются противоположно приложенному полю, т. е. имеют отрицатель-
ную маrnитную восприимчивость (х<О).
Отрицательная восприимчивость есть следствие прецессии орбит
электронов BOKpyr направления внешнеrо поля (прецессия Лар
мора) .
Диамаrнитные тела выталкиваются из HepaBHoMepHoro поля,
а в равномерном стремятся расположиться перпендикулярно направ
лению подя. Диамаrнетизм присущ всем без исключения веществам
в твердом, жидком и rазообразном СОСТОЯНИfl, но проявляется сла-
бо и часто подавляется друrими эффектами.
В диамаrнитных кристаллах наблюдается анизотропия воспри-
имчивости. Наибольшей диамаrнитной восприимчивостью обладают
сурьма (----110.10 6), висмут ( 176.10 6) И монокристалл rрафита
( 570. 1 0 6). Маrнитная восприимчивость искусственных материа-
лов составляет у поликристаллическоrо спеченноrо уrлерода ----190)(
XIO 6, а у пиролитическоrо уrлерода 600.10--6. Монокристалл
rрафита и пиролитический уrлерод обладают сильной анизотропией
восприимчивости. Поликристаллический и пиролитический yrлерод
IIрименяют в совершенных маrнитных опорах (опорах без трения).
Пар а'м а r н е т и к и ---- вещества, атомы, ионы или молекулы
которых имеют реЗУЛI?ТИРУЮЩИЙ маrнитный момент при отсутствии
внешнеro маrнитноrо поля. Во внешнем маrнитном поле они HaMar-
ничиваются соrласованно с внешним полем, т. е. имеют положитель-
ную маrнитную восприимчивость (х>О). ПарамаrнитныА эффект
присущ веществам снескомпенсированным маrнитным моментом
атомов при отсутствии порядка в ориентировании этих моментов.
Поэтому коrда нет внешнеrо м аrнитноro поля, атомные маrnитные
моменты располаrаются хаотически и намаrниченностъ парамаrнит-
Horo вещества равна нулю. При воздействии внешнеro поля атомные
маrнитные моменты получают преимущественно ориентировку в Ha
правлении этоrо поля и у парамаrнитноrо вещества ПРОЯВJlяется на..
маrниченность.
Парамаrнитное тело вт.яrивается внеравномерное маrнитиое по
ле, а в равномерном стремится расположиться вдоль маrНИтноrо по-
ля. Парамаrнетизм проявляется у веществ в твердом, ЖИДКОМ. и ra-
зообразном состоянии.
h\аrнитная восприимчивость парамаrнетиков сytЦествеино зави-
сит от температуры, так как тепловое движение атомов нарушает
ориентировку их маrнитных моментов. При комнатных температурах
х== 10 2+ 10--5 и для намаrничивания парамаrнетиков до насыщения
требуются напряженности маrнитноrо поля 108 кА/м, совершенно не.
достижимые на практике. Насыщение парамаrнетиков в полях YMe
ренной напрях{енности (порядка нескольких сотен килоампер на
метр) достижимо лишь при очень низких температурах (около 1 К).
Например, сернокислая соль raдолиния Gd2(SО.)з.ВА 2 О при 1 К
. насыщается в поле 240 кА/м. Причем намаrниченность насыщении
достиrает приблизительно TaKoro же значения, как и у железа. Па
рамаrнетики с низкими полями насыщении нашли практическое при..
менение для ПQлучения сверхнизких температур в установках адиа-
батическоrо размаrничивания. Обычно для этих целей применяют ту-
тоновскпе соли типа h\n(NH.)2S0.o6H20, квасцы F e 2(NH.)2(SO.)4)(
Х24Н 2 О, соли редкоземельных металлов, некоторые орrанические Be
щества. Адиабатическое размаrничивание в настоящее время явля-
ется единственным способом получения температур ниже 0,3 К.
Среди rазов наибольшей парамаrнитной восприимчивостью об
ладает кислород. Это свойство кислорода используют в rазоанализа.
торах для определения содержания кислорода в rазовых смесях.
Ф е р р о м а r н е т и к и кристаллические вещества 1, в кото-
рых М2rнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии
самопроизвольноrо маrнитноrо упорядочения, причем результирую-
щие маrнитные моменты каждоrо из доменов 2 отличны от нуля.
Упорядочение называется коллинеарным (рис. 1 1, а), если векторы
маrнитных моментов соседних атомов параллельны, и rеликоидаль-
ным (рис. 1-1, б), если они расположены спирально.
При воздействии внешнеrо поля маrнитные моменты доменов
приобретают преимущественную ориентировку в направлении этоrо
поля и ферромаrнитное вещество намаrничивается.
Ферромаrнитные вещества характеризуются кристаллической
структурой, большим значением маrнитной восприимчивости (x 1).
а также нелинейной ее зависимостью от напряженности поля и тем-
пературы, способностью намаrничиваться до насыщения при обыч-
ных температурах даже в слабых полях, rистерезисом ---- зависи.
мостью маrнитных свойств от предшествующеrо маrнитноrо состоя-
ния, точкой Кюри, т. е. температурой, выше которой материал теря
ет ферромаrнитные СВОЙСТва.
К ферромаrнитным веществам относятся Fe, Ni, Со, их соедине
ння и сплавы, а также некоторые сплавы Мп, Ag, Al.
А н т и Ф е р р о м а r н е т и к и ---- кристаллиqеские вещества, в KO
торых маrнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии
самопроизвольноrо маrнитноrо упорядочения, причем результирую-
щие маrнитные моменты каждоro из доменов равны нулю.
Упорядочение у антиферромаrнетнков бывает коллинеарным
(антипараллельным) (рис. 1-1, в), rелиокоидальным (рис. 1-1, е)
нли циклоидальным (рис. 1 1, д).
1 В настоящее время известны аморфные ферромаrнетики, не обладающие
Jt:ристаллическоА структурой.
J Доменом называется область в MarHHTHoM материале или антиферро-
Nаrнетике. имеющая пространствеRНО однородное упорядочение w.arнитиых мо--
ментов атомав ИJlН нонов.
2 4
[ r л. 1
18
Характеристики жаенитно-твердых .материалов
g 1 2]
Виды .4Щ2нетuз.ма
19
При воздействии внешнеrо маrнитноrо поля маrнитпые моменты
атомов приобретают преимущественную ориентировку вдоль внеш-
Hero поли н антиферромаrнитное вещество намаrничивается.
Антиферромаrнитные вещества характеризуются кристалличе-
ским строением, небольшим коэффициентом маrнитной восприимчи-
вости (х 10 З+ 10 5), постоянством Х в слабых полях и сложной за-
висимостью от Н в сильных полях, специфической зависимостью от
температуры, температурой, выше которой вещесТво переходит в па-
рамаrнитное состояние (точка Нееля).
'4 Ф Ф Ф < t3> Ф Ф Ф + < >
I I
+ + ф ф < : > t.+ t + <
I i
; Ф Ф Ф < <;> f7 > + ф. + t < 7
Ф Ф Ф 7 > Ф t t Ф < 7>
а) 6) 8) а)
Ф + р + / +
+
фт/;J2f+
+ "
+,0+,0;
< \ > Ф + f +
< f> f Ф ф
'I Ф + t ;- +
<;i? ф фф
<1f>f+';
с)
ф
+
ф
+
ж)
+
ф
+
ер
К антиферромаrнетикам относятся чистые металлы: хром, а-м ар-
raHeu; редкоземельные металлы церневой подrруппы: церий, неодим,
празеодим, самарий и европий. Редкоземельные металлы диспрозий,
rольмий и эрбий в зависимости от температуры MorYT быть антифер-
ромаrнетиками или ферромаrнетиками. При воздействии на эти ме-
таллы, находящиеся в антиферромаrнитном состоянии, внешнеrо
маrнитноrо поля, превышающеrо критическое, происходит переход
антиферромаrнитноrо порядка в ферромаrнитный, сопровождающий
ся скачкообразным появлением индукции намаrниченности J..LoМ ::::::2Тл.
Аналоrичные превращения можно наблюдать у тулия и тербия.
Ф е р р и м а r н е т и к и ---- кристаллические вещества, маrнитную
структуру которых можно представить в виде двух или более подре-
шеток, маrнитные моменты атомов или ионов которых находятся в
состоянии самопроизвольноrо маrнитноrо упорядочения, причем ре-
зультирующие маrнитные моменты каждоrо из доменов отличны от
нуля.
Ферримаrнитные вещества характеризуются кристаллическим
строением, значительным, но меньшим, чем у ферромаrнитных ве-
ществ, коэффициентом маrнитной восприимчивости, такой же, как
у ферромаrнитных веществ, зависимостью намаrниченности от на-
пряженности маrнитноrо поля, точкой Нееля и целым рядом друrих
специфических свойств.
К ферримаrнетикам относятся ферриты, манrаниты, хромиты и
друrие соединения. Ферритами называются двойные окислы типа
МеО. Fе20з, rде Ме металл (Ni, Мп, Ва, Со, Sr), а Fе 2 Оз ---- окись
железа. Принято различать однокомпонентные и смешанные ферри-
ты. Последние представляют твердые растворы однокомпонентных
феРРИТ0В. Ферриты MorYT быть маrнитно-мяrкими (MnO. Fе2 0 з и
др.), маrнитно-твердыми (ВаО. 6F Оз и др.) и немаrнитными
(GdO. Fе20з и др.). В электрическом отношении ферриты принадле-
жат к классу полупроводников (р== 1 + 10. Ом.м). Кристаллические
решетки ферритов относятся к типу шпинели, rpaHaTa, маrнетоплум-
бита и др. У однокомпонентных ферритов кристаллическая решетка
состоит из атомов, образующих две подрешетки, причем ближайшие
соседи атома в подрешетке А принадлежат к подрешетке В. Ес-
ли числа узлов в подреmетке А и В неодинаковы (рис. 1-1, е) или
неодинаковы нескомпенсированпые маrнитные моменты атомов
(рис. 1-1, Ж), то самопроизвольная намаrниченность подрешетки А
оказывается отличной от самопроизвольной намаrниченности подре-
шетки В и феррит маrнитен. Возможен также и так называемый
с:треуrольный:, тип (рис. 1-1, э) и дрyrие типы aToMHoro маrнитноrо
порядка, коrда нескомпенсированные маrнитные моменты атомов од-
ной из подрешеток направлены некоплмнеарно к маrнИтным момен-
там атомов друrой подрешетки. Ферримаrнетизм может наблю'дать-
ся и у элементов, например тулия.
Ферромаrнетизм, антиферромаrнетизм и ферримаrнетизм MorYT
проявляться только в веществах, находящихся в твердом состоянии
в объемах с линейными размерами не менее, чем несколько десятков
и даже сотен элементарных ячеек. В настоящее время нет строrой
количественной теории маrнетизма, но вполне определенно установ-
лено, что причины возникновения порядка в расположении атомных
маrнитных моментов связаны с особенностями электронной CTPYKTY
2*
:;)
Рис. 1 - 1. Расположение маrнитных моментов атомов.
а, б коллинеарное и rелнкоидальное у ферромаrнетиков в д --- соответст-
венно коллинеарное, rеликондальное и циклоидальное у антиферромаrнетиков;
е---з -- с неодннаковым чнслом узлов, снеодинаковыми маrнитными момента-
МВ, TpeyrOJlbHoe у ферримаrнетиков.
. подрешетка А; О... подрешетка В.
,9 1 2]
Виды .мazнетuз.ма
21
20
х арак.теристики маенuтно-твердых .материаАО8
[ТА. 1
слои (стенки Блоха), внутри которых происходит плавный поворот
векторов намаrниченности (рис. 1-3).
Обычно домены имеют правильную форму с прямолинейными
rраницами, параллельными rлавным кристаллоrрафическим направ-
лениям (рис. 1-4). Зависимость толщины доменной стенки от Mar-
нитной анизотропии доказана экспериментально. Д.[ll! ж еза ..cr>ани-
ца между антипараллельными доменами имеет толщину rз7} {rТ"'ii,'"
. 1'. е. ак оло 500 лрмрн,тярныx ячеек. У кобал ьtа 9вeprиJ[ мlr tоrrн01t""'"
анизотропии на порядок больше, чем у железа, соответственно тол-
щина стенки меньше 100 элементарных ячеек. В материалах, Мзt-
нитная анизотрqпия которых крайне мала, толщина стенок может
ры кристаллов, построенных с участием элементов переХОАВЫХ rрупп
периодической таблицы Менделеева. Природа сил, ориентирующая
MarHHTHble моменты атомов и удерживающая их в этом положенКJI,
несмотря на расстраивающее воздействие тепловоrо движения, име-
ет электростатическое происхождение. Это так называемое обменное
взаимодействие, возникающее в результате обмена электронами
между соседними атомами. При этом ЭJIектрон данноrо атома может
временно находиться вблизи ядра соседнеrо атома.
Ферромаrнитные свойства у вещества возможны лишь при до-
статочно большом значении обменноrо взаимодействия, что харак-
терно для кристаллов железа,
кобальта, никеля и некоторых
друrих. Зависимость (качест-
венная) интеrрала обменной
энерrии от расстояния между
атомами кристаллов изображе-
на на рис. 1-2.
Необходимое значеНие об-
MeHHOro взаимодействия ферро-
маrнетики имеют лишь в твер-
дом состоянии. Этим объясня-
ется отсутствие в природе жид-
ких I И rазообразных ферромаr-
нетиков. Ферромаrнетизм спла-
вов, целиком состоящих из
«парамаrнитных:, компонентов,
объясняется тем, что в ЭТИХ
сплавах, основой которых
обычно является MapraHeu или
хром, введение в решетку мар-
raHua атомов висмута, сурьмы, серы и др., а в решетку хрома ато-
мов серы и теллура изменяет электронную структуру кристаллов, чем
создаются условия для возникновения маrнетизма.
Из принципа Паули следует, что состояние системы взаимодей-
ствующих электронов оказывается (при соблюдении определенных
условий) энерrетически BblroAHblM, если маrнитные моменты атомов
ориентированы одинаково. Но одинаковая ориентация маrнитных
моментов означает возникновение маrнитноrо момента вещества, т. е.
ero намаrннчивание.
Кроме Toro энерrетически более выrодным является разделение
Bcero объема кристаппа на замкнутые области..... домены, каждая из
которых имеет определенный маrнитныА момент. В цепом кристалл
не намаrничен, так как маrнитвые моменты доменов ориевтнров"аны
в пространстве равновероятно. При доменной структуре кристалла
сумма всех видов энерrии тела (обменной, кристаллоrрафической
маrнитноii анизотропии, маrиитно-с:rрикционной деформации, Mar-
нитоупруrой, маrнитостатическоl, мarнитной), как показывает тео-
рия, минимальна. Между соседними доменами возникают rpаничные
о
.,.z
-z
Рис. 1-2. Зависимость интеrрала
обменной энерrии от отношения
межатомноrо ра<;стояния а к ра-
АИУСУ r незаполненной электрон-
ной подоболочки.
loft1eHHaR zpaHUU,d.
.
tIt
!
«:)1Ir:)
1iI::
:>
..ot::s
t::s
t I
I I
tttm 4 JЩШl
I I
I
t t
Ms
l
Рис. 1-3. Схема поворота век-
торов намаrниченности в стен-
ке Блоха.
Рис. 1-4. Структура плоскопа-
раллельных доменов в маrнит-
ном кристалле.
быть H несколько порядков больше и достиrать десятков и сотен
тысяч элементарных ячеек. В этом случае домены имеют неправиль-
ную конфиrурацию, определяющуюся случайным. характером внут-
ренних напряжений. Такую доменную структуру имеют высоконике-
левые пермаллои. Криволинейные домеиные rраницы MorYT нl;tблю-
даться и в кристаллах с большой маrнитной анизотропией, но на та-
ких ПЛОСКОСТЯХ среза, в которых энерrия маrнитной анизотропии
вдоль разных направлений не будет сильно отличаться, например в
плоскости базиса rаксаrональных кристаллов кобальта или соедине-
ния SmC0 5 . .
Если тол шин а r р ани ц ы зависит rлавным образом от соотиоше
ния энерr и1r:: обменной, маrнитной анизотропии и маrнитоупруrой, то
размерbl сямих Ао менов связаиы не только со значением этих видов
энерrий, но и с п оверх ностной энерrией, энерrией, зависящей от нали-
чия и распределения в образце неоднородностей: неметаллических
включений, rраниц зерен, скоплений дислокаций и т. д. Стремление к
уменьшению поверхностной энерrии, а тем самым к уменьшению по-
токов рассеяния приводит к дроблению доменов и образованию за-
мыкающих доменов как на внешних поверхностях кристаллов, так и
на внутренних, BOKpyr пустот, неметаллических включений и т. А-
I Применяемые в технике «ыаrнитные жвдкости:, предстаВJlЯIDТ собой
взвесь твердых ферромаrнитных частиц в вязкой ЖИДКОСТИ.
[Т л. 1
22
Характеристики a2HиTHO Tвepдыx материалов
1 3]
Маенитные свойства материалов
+
(1
1,0
Нg/И SD
" r7 ........ .....
"- fe fe
"-
"" K
Нп Zп-tp6ррит, "
"- I/':\
Со,Ы! \
"
,
"
\ т/тк.
tJ,9
fJ,8
0,7
0,6
0,5
4*
QJ
D,2
0.1
о 0.1 lU O.J 0/,. 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9,,0 ,
Рис. 1-5. Зависимость относительной
намаrниченности насыщения М s/Mso
ферро- и ферримаrнетиков от относи-
тельной температуры Т/Т Н.
МВО намаrRичеНRОСТЬ насыщения при
T OO К; Т K температура Кюри.
23
1-3. МАrНИТНЫЕ СВОЯСТВА МАТЕРИАЛОВ
Намаrниченность насыщения, температура Кюри, константы Mar.
нитной кристаллоrрафической анизотропии, маrнитострикция насы-
щения относятся к основным мarнитным свойствам, С8взаввbl..М со
строением вещества. Эти свойства зависят только от OCHoBHOro хи-
мическоrо состава и не зависят от структуры вещества. Поэтому их
Рис. 1-7. Элементарные ячейки кристаллических решеток.
а --- rексаrона,1Jьная; 6.... объемно-центрированная; 8 --- rpанецентрированная.
Поэтому практически объем доменов может колебаться даже для
одноrо материала в очень широких пределах, от 10 ) до 10 8 см'.
При повыuIнивB температуры ориентация маrнитных моментов
атомов виутри домена постепенно рас траивается, что приводит К
соответcrвевиому уменьшению намаrниченности насыщения Ма. Ус-
ловие Ма=='О определяет температуру Кюри для ферромаrнеТИКОD
или температуру Нееля для ферримаrнетнков. Температуры Кюри
и Нееля можно рассматривать как меру обменной силы. Температу-
ры Кюри и Нееля всеrда значительно ниже температуры плавления
вещества.
Зависимость намаrниченности насыщения ферромаrнетиков ОТ
температуры, выраженная в относительных единицах, показана на
рис. 1-5 (по оси ординат отложено отношение МВ при данной тем-
пературе Т к М. О при О К, а по оси абсцисс отношение Т/Т i( t rде
т К ---- температура Кюри).
Зависимость интенсивности намаrниченности насыщения от тем-
пературы у ферритов существенно отличается от аналоrичной ха-
рактеристики ферромаrне-
тиков (рис. 1-5). Температу-
ра Нееля у ферримаrнети-
ков обычно ниже, чем тем-
пература Кюри у ферромаr-
НеТИКОВ. У некоторых фер-
9
L-
20141111" ""
Jti 4 '110)
zpo.rtu.,
"'s
Рис. 1-6. Аномальный ход
зависимости намаrниченно-
сти насыщения от темпера-
туры Т у никель-.цинковоrо
феррита.
т К темпера тура Кюри.
рнтов, например у литий-хром-феррита, нltfSлюдается предсказанная
Неелем аномалия хода температурной зависимости намаrниченности
насыщения. Различный характер температурной зависимости HaMar-
ниченности двух подрешетоic А и В. (рис. 1-6) приводит к тому, что
результирующая характеристика С при некотороА температуре «ком-
пенсации:. Т., лежащей ниже температуры Кюри Тв, проходит через
нуль, так как маrнитные моменты атомов подрешеток 8эаиllВО урав-
новешиваются.
Рис. 1-8. Обозначение различных плоскостей и на-
правлений в кубических кристаллах с помощью
индексов Миллера.
;. 1
).
f. .
":
\.
\
А
:iiJ"
V ,
называют структурно-нечувствительными. Маrнитная проницаемость,
коэрцитивная сила, остаточная намаrниченность, весь ход кривой
намаrничивания и вид петли rистерезиса зависят от структуры ве-
щества. Эти свойства называют структурно-чувствительными.
24
Характеристики .маенитно-твердых материалов
[Тл. 1
1 3]
м аенитные свойства материалов
25
(1 1)
меньшими значениями коэрцитивной силы и остаточной индукции по
сравнению с петлей а. Поэтому маrниты, получаемые из монокристал-
ла, нужно вырезать так, чтобы полярная ось маrнита совпадала с
'осью леrкоrо намаrничивания монокристалла. Таким же требовани-
ям должен отвечать и маrнит, изroтаВJlИваемый из поликристалличе-
. CKoro маrнитно-анизотропноrо материала. Влияние yrла рассоrласо-
вания между йаправлением намаrничивания и осью текС11РЫ на зна-
чение удельной энерrии а8лению
у сплаВ08 альнико пред-. "4"P -tt'
ставлено на рис. 1-11, . f "
из KOToporo следует, что 60;"".....-- ............/
допустимыми МОЖНО // "
считать уrлы рассоrла- 80 у/ . '."(41)
сования, не превышаю- I т \
щие 8 100. I \ НалраВлtнис
Маrнитное состоя. r /fII!Kcт/lfJ6 1 .
ние вещества описыва- -:::;J
\ I
JD ,130
" /
" <
60 .......,........ 6О
90
Основными типами кристаллических решеток ферромаrнетиков
являются rексаrональная (рис. 1-7, а), кубическая объемко-це три-
рованная (рис. 1-7, б) и кубическая rранецентрированная (рис. 1-7, в) .
Направления и плоскости в кристаллах обозначаются индексам,И
Миллера (рис. 1-8). Индексы, определяющие положение поверхно-
стей, заключают в круrлые скобки, а индексы, определяющие напр -
вленив, --- в квадратные скобки. Монокристаллы ферромаrнетиков
маrнитно-аназотропны и имеют оси леrкоrо намаrничивания. У кри-
сталла желеЭа этими осями являются направления [100] ребер куба
элементарной ячейки. Таких направлений в кристалле железа шесть.
у кристалла ни еля направления осей леrкоrо намаrничивания сов-
падают с пространственными диаrоналями куба. В кристалле никеля
восемь направлений леrКQrо намаrничивания. У кристалла кобальта
только два направления леrкоrо намаrничивания, перпендикулярные
плоскости базиса элементарной ячейки (рис. 1-7, а). Вектор спонтан-
ной намаrниченности домена при отсутствии внешних воздействий
BcerA8 направлен вдоль одной из осей леrкоrо намаrничивания. Что-
CSbl отклонить 'Вектор спонтанноrо намаrничивания от направления
оси леrкоrо намаrничивания, нужно затратить работу на преодоле-
ние энерrии маrнитной анизотропии. Удельная энерrия намаrничи-
вания
м
W== oIHdM
пропорциональна площади между кривой намаrничивания и осью
ординат.
Намаrничивание монокристалла до насыщения вдоль разных
ero осей требует различную затрату энерrии (рис. 1-9). Формы пе-
тель rистерезиса (рис. 1-10) существенно различаются, если кристалл
намаrничивать вдоль оси леrкоrо намаrничивания (петля а), или
перПендикулярно к этой оси (петля 6). При почти одинаковом зна-
чении намаrниченности наСЫЩ,ения петля 6 обладает существеюю
Рис. 1-11. Зависимость
W таж ОТ направления
намаrничивания относи-
тельно текстуры.
ется зависимостью M==fl(H) или зависимостью B==f2(H), rде М
намаrниченность, Н напряженность поля внутри вещества, В----
маrнитная индукция. Для технических расчетов обычно пользуются
характеристикой B==f2(H). В научной литературе чаще используют
характеристику M==fl(H). Если известна одна 8З этих характерис-
тик, то друrую можно построить на основании соотношения
в == o (М + Н) .
(1 2)
р,Н
р,Н, ТЛ
O
Характеристики M==fl(H) и B==f2(H) явтпотся мноrозначными
функциями напряженности Н намаrничивающеro поля. Значения ин-
дукции и намаrниченности, соответствующие данному значеНИЮ на-
пряженности маrнитноrо поля, зависят от маrнитиой истории испы-
TblBaeMoro образца. Принято различать криву намаrничивания, пет-
лю маrнитноrо rистерезиса и Петли частных циклов.
0,5
q
40 80
120 'ЮО
1( А/ /tI
17роцесс на ничивания
Если образец был размаrничен, то при наложении монотонно
возрастающеrо поля напряженностью Н намаrниченность М будет
изменяться по кривой намаrничивания (рис. 1-12, а). На этой кривой
принято различать три характерные участка: начальный участок оа
(зона Релея), характеризующийся малым наклоном и положитель-
ной кривизной, средний учас.ТОI{ аЬ, характеризующиАся большим
наклоном н содержащий точку переrиба, и третий участок Ьс (зона
н
Рис. 1-1 О. Петли rистерезис сплава
альнико.
а с термообработкой в матнвтвом поле,
напраВJlеином вдоль текстуры; б с . тер-
мообработкой в rcаrиитном ОOJlе, направ-
ленном перпендикупярно текстуре.
Рис. 1-9. Кривые намаrни-
чивания монокристалла же-
леза в разных направлениях.
1 3]
Маенитные свойства .материалов
27
Этот процесс обратим (пунктирная кривая cf на рис. 1-12, а), и век-
тор намаrниченности доменов после устранения намаrничивающеrо
поля возвращается в ближайшее направление леrкоrо намаrничива
ния. В действительности область смещения rраниц доменов и область
вращения векторов намаrничеиности частично перекрывают друr
друrа, как это показано на рис. 1-12, а. Упрощенная схема изменения
ориентации векторов намаrннченности доменов в процессе HaMarHR-
чивания до насыщения и после устранения намаrничивающеrо поля
показана на рис. 1-13. У изо-
TponHoro вещества) без Mar-
нитной текстуры) размаrничен-
ному состоянию соответствует
равновероятное распределение
векторов намаrниченности до-
менов по всем направлениям
(рис. 1-13, а). При наложении
внешнеrо поля и насыщении
.направление всех векторов на-
маrниченности совпадает с на-
правлением поля (рис. 1-13,
6). После устранения намаrни-
чивающеrо поля векторы на-
маrниченности стремятся воз-
вратиться в ближайшее напра-
вление леrкоrо намаrничивания
(рис. 1-13, 8). У изотропных
материалов остаточная намзr-
ниченность обычно составляет
O,5 O,8 от значения намаrни-
ченности насыщения.
У анизотропноrо материала размаrниченному состоянию соот-
ветствует равновероятное распределение векторов намаrниченностn
вдоль оси леrкоrо намаrничивания (рис. 1 13, е). При намаrничива-
нии до насыщения вдоль текстуры, совпадающей с направлением
леrкоrо намаrничивания, все векторы совпадают:с направлением на-
маrничивающеrо поля (рис. 1-13, д). После устранения намаrничи-
вающеrо поля направление векторов намаrниченности сохраняется,
поскольку ось леrкоrо намаrничивания совпадает с направлением
текстуры и с направлением намаrничивающеrо поля (рис. 1-13, е).
Поэтому у анизотропных материалов остаточная намаrниченность
близка к намаrниченности насыщения.
При расположении всех векторов намаrниченности доменов вдоль
направления намаrничивающеrо поля наступает техническое насы-
щение, соответствующее тому значению cnoHTaHHoro намаrничивания
доменов, которое возможно при данной температуре. Дальнейшее
весьма незначительное возрастание намаrниченности происходит за
счет парапроцесса, т. е. направляющеrо воздействия внешнеrо поля
на дезориентированные тепловым движением маrнитные моменты.
Кривую намаrничивания определяют как rеометрическое место вер-
шин rистерезисных петель, получающихся при циклическом перемаr-
ничивании образца в поле возрастающей амплитуды (рис. 1-14).
26
Характеристики .мaeHиTHO Tвepдыx материалов
[ r А. 1
техническorо насыщения), характеризующийся малым наклоном и
отрицательной кривизной.
В размаrниченном образце (рис. 1-12,6) расположение векторов
намаrннченности доменов равновероятно по всем направлениям.
У образца (рис. 1-12, в), находящеrося в очень слабом поле (зона
Релея), соответствующем участку оа, происходят обратимое смеще-
ние rраниц и увеличение объема тех доменов, вектор намаrниченности
которых образует наименьший уrол с направлением намаrничи-
.,
d
о
а.)
Рис. 1-12. Характеристика начальноrо намаrничи-
вания.
вающеrо пQля Н. Это увеличение происходит за счет соответс;rвую-
щеrо уменьшения объема соседних доменов. Процесс обратим (пунк-
тирная кривая ао на рис. 1-12, а), и при уменьшении наыаrничиваю-
щеrо поJ1Я до нуля размеры всех доменов восстанавливаются. У
образца (рис. 1-12, е), находящеrося в поле средней величины, соот-
ветствующей участку аЬ, происходят необратимое смещение rpаниЦ
доменов и поворот вектора намаrниченности доменов в БЛИ1Кайшее
направление леrкоrо намаrничивания. В итоrе все векторы оказыва-
ются ориентированными вдоль той оси леrкоrо намаrннчивания, на-
правление которой составляет наименьший уrол с направлением на-
маrничивающеrо поля. Этот процесс необратим (пунктнрная кривая
bd на рис. 1-12, а). При уменьшении намаrНИЧИiJающеrо пOJUt до ну-
ля возникает rистерезис (отставание) и образец остается HauarHH-
ченным. У образца (рис. 1 12, д), находящеrося в поле, соответству-
ющем участку Ьс (зона насыщения), происходит поворот векторов
намаrннченности доменов из направления вдоль оси леrкоrо HaMar-
ничивания в направление, параллельное намаrничивающему полю Н.
\-1 )
H
\1".
СЭС)
8СЭСЭ
Рис. 1 13. Упрощенная схема из-
менения ориентации векторов на-
маrниченности доменов.
28
Характеристики .ма2нитно-твердых .материалов
1-3]
Маенитные свойства fатериаЛО8
29
[Т А. 1
ПредеАьныt1 еистерезисный цикл
rистерезисные петли (рис. 1-14) образуют так называемое се-
мейство петель rистерезиса. Отрезки, отсекаемые ими на осв абсцисс
и ординат, определяют значения коэрцитивной силы по намаrничен-
ности Н сМ И остаточной намаrниченности М т . По мере увеличения
амплитуды намаrничивающеrо тока НеМ И М возрастают, а петля
rистерезиса достиrает предельных очертаний, характерных для дан-
Horo материала. Значение ко-
эрцитивной силы НеМ является
критерием для разделения фер-
ро- и ферримаrнитных матери-
алов на маrнитно-твердые и
маrнитно-мяrкие. К маrнитно-
твердым относятся материалы
с Н сМ 1000 А/м, а к маrнит-
но-мяrким ---- материалы с
HcM 1000 А/м.
Свойства маrнитно мяr-
ких материалов обычgо харак-
теризуют кривой намаrничи-
вания, а свойства маrнитно-
твердых предельной петлей
rистерезиса, построенной в ко-
ординатах р.оМ, Н или В, Н
(рис. 1-15). По оси ординат
здесь, кроме В, отложена ин-
дукция намаrниченности J.LoM,
позволяющая применить для
построения петли rистерезиса
по намаrниченности тот же
масштаб, что и для петли rи-
стерезиса по индукции.
Для удобства построения
через начало координат прово-
дят прямую оА, характеризую-
щую поле в вакууме ВВ == J.LoH,
уrол наклона которой к оси
Н == 'у определ.яется выраже..
нием
ВВ
tg У == Н == J1(j. (1-3)
в
H
8
Рис. 1 14. Семейство петель rисте-
резиса.
р,и 6
Рис. 1-15. Предельные петли rисте-
резиса по J1 0 M и В.
рис. 1-15 следует, что петля rистерезиса по индукции B==f2(H)
является деформированной петлей rистерезиса по намаrниченност
JA.oМ==/l(H). Поэтому чем выше y AaHHoro материала коэрцитивная
сила НеJl, тем существенней разница между НеМ И Н ев . у маrнитно-
твердых материалов с отНосительно небольшой коэрцитивной силой
Н сМ расхождение между Н еМ И Н еВ практически неощутимо. Зато
у материалов с очень большой Н еМ И малым значением Br оно ста..
новится весьма заметным.
Важнейшим. следствием деформации петли rистерезиса при пе..
реходе от J10М и в является возникновение условия
. В,
11т (Н сВ)Н СМ-+ОО == ;; J
(1-4)
н
соrласно которому коэрцитивная сила по индукции Н еВ не может
ни при каких обстоятельствах превзойти значение Br/fJ,o, Действи..
ТeJlЬНО, при НеJl==ОО J,t.oМ==Br==const м В==J1о(М Н)==Вr----J1оН, но
при В==О Н==(Нев)паож. Отсюда (Н ев )m(Jж==В r /J10. На примере
сплава сильманал леrко убедиться, что ero коэрцитивная с'Нла Н еВ ==
==44,8 кА/м уже весьма близка к предельно возможному ее значе-
нию (Н сВ ) mаж== Br/J1O== 47, 2 кА/м, и дальнейшее увеличение НеМ
практической пользы не принесет.
ВТОрЬ:М следствием деформации петли rистерезиса является воз-
никновение условия
А
В?
,
liт (B d Hd)HcM-+ОО ....... ,
4f.1o .
rAe Bd и Н d ---- индукция и напряженность маrнитноrо поля, соответ-
ствующие максимальной удельной энерrии.
Действительно, при НеМ==ОО кривая В==12(Н) в пределах вто-
poro квадранта близка к прямой, проходящей через точки Вт и Н ев .
Следовательно, здесь Bd==Br/2 и Hd==HcB/2==Br/2J10'
Отсюда
(Bd Н d)max == B;/4JJ.o. (1 6)
(1 5)
н
В первом квадранте f.LoM и
Н положительны. Поэтому
кривая B f2(H) здесь лежит
выше кривой J1oМ fl(H). Во
ртором квадранте J10М поло-
жительно. а Н отрицательно и
кривая B f2(H) лежит ниже
кривой J.LoМ===/I(H).. По этой
причине Bcer да J/ еМ> Н сВ. Из
Частные циKAьt. Снятие предельной петли rистерезиса всеrда
ПрОИЗ80ДЯТ при монотонном нзменении Н. Если же при прохождении
любой точки а (рис. 1-16) монотонное изменение поля Н заменить
на циклическое, то характеристика В== 12 (Н) опишет петлю частноrо
цикла аЬ. Общие положения, касающиеся частных циклов, подчиня-
ются (в первом приближении) правилам Маделунrа [1-1].
1. Всякая кривая а однозначно опредеollяется точкой поворота а,
лежащей на кривой предельноrо цикла и служащей началом кри-
вой а.
2. Если какую-нибудь точку Ь кривой а делают точкой поворота
и получают новую кривую Ь, то эта кривая Ь приводwr к исходной
точке а кривой а:
I 1 3]
Маенитные свойства материалов
31
зо
Характеристики м.аенитно-твердых материаАов
[r л. 1
стационарноrо состояния не сразу, а после 5----10 перемаrничиваний
(рис. 1-17, а). Такое «приспособление» образца к условиям HaMar-
ничивания всеrда должно учитываться при маrнитных измерениях.
Явление аккомодации объясняется различием в маrнитной истории
каждоrо цикла. Аккомодация наблюдается также и при прохожде-
нии частных циклов rистерезиса (рис. 1-17, 6).
3. Если кривую с начинают из какой-либо точки с на кривой Ь,
то она приводит в точку Ь и идет далее по кривой йr, как если бы
цикл bc61.He был описан.
4. Кривые частных циклов, выходящие из точек поворота а и d,
имеющих одинаковые ординаты, MorYT быть приведены в совпадение
путем параллельноrо смещении
(петли аЬ и de при совмещении
совпадают). .
Сюда следует добавить.J!Q.a:
вило Юинrа , соrласно -которому
при помощи частных петель мож-
но достичь любой точки, лежащей
внутри петли предельноrо цикла,
однако никоrда нельзя пройти в
точку, лежащую вне предельной
петли.
н При технических расчетах
обычно пренебреrают как paCTBO
ром петель частных циклов, так
и кривизной образующих их ли-
ний, и заменяют семейство пе-
тель частных циклов прямыми, на-
пример прямой fg (рис. 1-16), на-
зываемыми прямыми возврата. TaHreHc уrла наклона этой прямой
к оси абсцисс называется коэффициентом возврата Кв. Отсюда
Кв ==!!J.Bj!1.H ==tg f}. Значение КВ всеrда больше проницаемости воз-
врата (реверсивной) J.1r.r v === tg а, но обычно эта разница очень ма-
ла, и часто принимают Кв == J.1r.rev. Значение Кв входит в расчетные
формулы всех постоянных маrнитов, испытывающих в процессе ра-
боты (или в условиях сборки) воздействие внешнеrо иаrнитноrо
поля или изменение внешней маrнитной проводимости.
Маенuтная аккомодация (приспособление). При циклическом пе-
ремаrничивании образца в поле H, амплитуда KOToporo близка к
.напряженности полноrо насыщения, петля rистерезиса достиrает
8
.,
(",..
,'"
Рис. 1 16. Частные циклы rи-
стерезиса.
Особые формы петель еистереэиса
у подавляющеrо большинства материалов форма предельной
петли М ==fl(H) имеет одинаковый характер. В приведенных мас-
штабах rистерезисные петли разных материалов (построенные в KO
ординатах М, Н) почти сов-
падают. Исключение состав-
ляют только смещенная и
прямоуrольная петли.
Смещенная петля (рис.
1 18, а) имеет такую же
форму, как обычная, но
сдвинута относительно на-
чала координат. Она сопут_ ]
ствует одновременному су-
ществованию у материала
ферромаrнитноrо и анти-
ферромаrнитноrо состояний.
Эффект смещения наблюда-
ется у однодомеНI! J5: час-
тиц 1>.PQМar.I! l'!lIj x метал-
лов, покрытых споем анти-
Ф 'маrнетика (например,
Y' оксид ированных частиц
\ кобальта), и у некоторых
сплавов (никель Mapra-
нец, железо алюминий,
уран MapraHeu и др.),
I ХОТЯ для сплавов еще не
решен вопрос о существова-
нии дискретных ферромаr-
нитных и антиферромаrнит-
ных областей. Для получе-
ния сдвинутой петли мате-
риал должен пройти термо-
маrнитную обработку путем
охлаждения в сильном Mar-
нитном поле (порядка
1000 кА/м) от температуры Нееля для антиферромаrнетика до тем-
пературы rлубокоrо холода. Смещение петли исчезает при дости-
жении образцом комнатной температуры.
Объяснение сдвиrа петли у однодоменных частиц, состоящих из
дискретных ферромаrнитных и антиферромаrнитных областей, осно-
вано на предположении о существовании прямой связи между ато-
а) M
м
Рис. 1-17. Маrнитная аккомодация.
Фt1рро А HтUf/Jt1PPO-
HaeHt1тl.lK I иаенетик
CD I СоО
t , t tOtotOt
н=о t t t tlto+ot o t
Mt tH 1o otOt H
1tt to+
I fI)
.++t!\o\oto
н. Ht ' otOt
н, t tl'o\otOt
t t t,\o\otOt
: 6)
i t t t,tototOt
н-о tt,,: tOt
н., , t t f:t otot
fttt:fototo
. I 2)
м
н
--М
а)
Рис. 1-18. Смещенная петля rистере-
зиса.
32
Характеристики маеНИТНО Т8ердых материаЛО8
[ТА. J
мами ферромаrнетика и атомами TOI'O же элемента, входящими в со-
став антиферромаrнитноrо окисла. При Н ===0 (рис. 1-18, б) все
маrнитные моменты атомов металла (кобальта) параллельны друr
друrу, а маrнитные моменты атомов TorO же металла в окиси анти-
параллельны (кружками обозначены атомы кислорода). Взаимодей-
ствие между самым правым слоем атомов кобальта в металле и
самым левым слоем атомов кобальта в окисле таково, что намаrничен-
ность их параллельна. Это получается в результате предваритепь-
Horo охлаждения частицы в маrнитном поле до температуры ниже
точки Нееля для окисла. Воздействие размаrннчивающеrо поля Н
(рис. 1-18, в) приводит к перемаrничиванию частицы кобальта и к
отклонению векторов HaMar.
ниченности у нескольких левых
слоев атомов кобальта в оки-
си. Основная же масса атомов
кобальта в окиси не изменяет
направления своих маrнитНых
моментов, так как внешнее по.
ле практически не взаимодей-
ствует с антиферромаrнетиком.
При уменьшении внешнеrо по-
ля до нуля (рис. 1-18,е) вза.
имодействие между атомами
кобальта в металле и окиси
возвращает намаrниченность
однодоменной частицы кобаль-
та в ее первоначальное напра-
вление. Эффект взаимодейст-
вия прОявляется только при
температурах, достаточно да-
леких от температуры Нееля. Поэтому для ero наблюдения образ-
цы необходимо (в зависимости от материала) охлаждать до темпе-
ратуры около 70 К и даже значительно ниЖе.
( ОСОбенность маrнитов из ма ериалов со сдвинутой петлей состо-
ит в том, что их невозмоЖНО ни размаrнитить, ни перемаrнитить
воздействием сколь уrодно сильноrо маrнитноrо поля, так как после
устранения действия поля ПОТОк маrнита полностью восстанавли-
вается.
Прямоуrольная петля rистерезиса (рис. 1-19) характеризует пре-
дельный rистерезисный цикл материалов, у которых при монотонно
изменяющейся величине напряженности поля Н намаrниченность М
не имеет устойчивых значений в интервале между остаточной HaMar-
ниченностью +Mr и остаточной намаrниченностью ....M r . Причина
этоrо явления, которое мажно рассматривать как резко выраженный
эффект Баркrаузена, заключается в том, что у некоторых материа-
лов напряжеltность Но.н, при которой возникают зародЫШИ обратной
намаrниченности, больше критической напряженности Н кр , при кото-
рой rраницы доменов MorYT см шаться через бъre npеПJl Тc:r ия,
нмеющиеся в материале вследствие ero структурной неоднородности.
Если у материала, находящеrося в состоянии остаточной намаrни-
qенности +Mr, нет доменов обратной намаrниченности,' ТО они об-
разуются только при наложении внешнеrо поля ---- но.. противопо.
, ) ;.4"'-.
11 ", В B !)'.,., I
rq ,. I
,." I
--Н
н
Нан
Рис. 1-19. Прямоуrольная
rистерезиса.
петля
H i
H,,
/1#А.{, ,. {., . ) ." '.. J ..(vAJ, " --.
( IJ.. . "' " ;. А.../о ;.. """ ' ft?./'
I ":: U n.IJI...'
.v, ,.tl'''', (J? ,..... '/1'1,/[,.,,"\., 't :7' '... / .-( .
,:. J )
MlUHUTHble свойства JШ1ериаАов
3з
-
Т а б л и ц а 1-2
Фиэические свойства ферромаениТНblХ элементов
Темпера. Темпе. Внутренняя индукцu
плот- тура ратура насыщения B ls , Тл
ЭлемеВ'l ность, маме- I( И ,
r / см' ния; ос при О К I при 2()0 С
Никель 8,92 1453 з58 0,64 0,605
Железо 7,87 1539 768 2,18 2.15
Кобальт . 8,84 1495 1020 1,82 1,79
rадOJlИНИЙ 7,87 1350 18 2,66
Тербий . . 8,25 1356 55 3,27
Диспрозий 8,60 1480 188 3,70
rольмий 8,80 1500 ....250 3,75
Эрбий . . . 9,10 1500 ....250 3,42
ТулнА . 9,33 1545 ....222 2,72
Физические С80йства интерметаллических.соединенuй типа RCOi
Индукцня Индукцня
Соедвне- Плот. Темпера- Темпера. намаrниqен намаrниqен
ность, турз пл З8- тура ности насы. ности н асы-
.кие r /смЗ ления, ос Кюри, ос щения J1v М s щения f.LO М s
при О К, Тл прн 200 С, ТJI
.
УСо. 7 _60 1.352 700 1,12 1,06
СеСо, 8,54- 1190 460 1,00 ,0,85
PrCo. 8,32 1225 635 1,32 1,20
NdCo. 8,39 1285 650 1,40 1,23
SmCo, 8,52 1320 740 1,08 0,96
GdCo. 8,86 1355 735 0,20 0,36
ТЬСоа 8,92 .... 705 0,09 0,24
DyCo. 9,15 .... 640 0,25 . 0,45
НОСОа 9,14 .... 730 0,30 0,60
ErCo, 9.05 1335 720 0,22 0,72
Значения температуры. Кюри
Соедвиенве I т К' ос СоеАИlleНне I Т К' ос I СоеАВненве т К' ос
Феррuтbl Соединения Fe Соединен.ия Мп, Cr, А
NiQFeA 590 Fe2B 739 МпhN 470
СоОFЦ). 520 Fe20. 620 МП i 350
MnOFeA 510 F еаО. 575 МNSЬ 320
CuOFe,Os 490 FeBe j 520 MnaSb 2 315
g
3 64
Kt ) If 6/
34
Характеристики .маенитно-твердых JCатериалов
[rл. 1
f
Соединение
Продолжение табл. 1-2
т l(' ОС Соединенне . т l(' ОС Соединение
I 1 4]
L
Классификация маенитно-твердых материалов
35
Ферриты Соединения Ре Соединения Мп, Cr, А
LaOF е 2 О з 465 Fез А1 500 Мп 2 SЬ 275
SrОFе 2 О з 450 f'e 4 N 488 МпВ 260
ВаОFе 2 О з 445 Ее з Р 420 Мп 4 Sп 150
РЬОFе 2 О з 435 Fe 2 C 380 Cr02 116
Pr 20зF е2Оз 435 FeS 320 AgFe 2 110
АIОFе 2 О з 339 Fез N 275 CrFe 100
SпОFе 2 О з 325 Peo,5 O, 7 Х 250 MnAs 45
ХСО О ,3-4>,5 МпР 25
МgОFе 2 О з 315 FезС 215 Соединения со
Nd 2 О з Fе 2 О з 300 F е 2 Се 116
Sm2 0 з Fе 2 0 з 300 FезSi 2 90 С0 2 В 510
УЬ 2 ОsFе 2 О з 275 Соединения Ni СО 4bl1 490
Е r 20зF е 2 О а 255 С05 2 180
СdОFе 2 О з 250 N i з Мп I 470 CoZn 125
ВеОFе 2 О з 190 N i 2 Mg 235
g
большее промышленное значение для постоянных маrнитов имеют
литые и металлокерамические сплавы на основе системы Fе АI-Ni-Со О;(с"
И ферриты; для rистерезисных двиrателей сплавы на основе си..
стемы Fe-Со Мо, обрабатываемые резанйем; для маrнитной записи,
деформируемые СП.lавы различных систем, rлавным образом СПЛаВЫ.
получающие текстуру ори холодной деформации. Промышленное зна-
чение остальных материалов сравнительно невелико. маrнитопласrы
почти не применяют, так как они имеют значительно меньшую Mar..
нитную энерrию, чем металлокерамика из этих же материалов. Mar.
нитоэласты, обладающие такой же или меньшей энерrиеЙ, чем маrни..
топласты, находят применение только в тех сравнительно редких
случаях, коrда имеет значение их эластичность, например в rерметич.
ных разъемных соединениях. Композиции из однодоменных удлинен-
ных частиц, обладающих высокоЙ маrнитной энерrиеЙ, являются пер-
спективными материалами, но технолоrия их производства пока
слишком сложна. Сплавы на основе платины имеют высокую маrнит-
ную энерrию и хорошие технолоrические свойства, но из-за высокой
стоимости их применение оrраничено микроминиатюрными маrнитами
специальных измерительных приборов для научных ИССJI ;tованиjl.
Маrнитные свойства чнтерметаллических соединений, об.lап.аЮЩlfХ
рекордно высокоЙ КОЭРЦlll ИВНОlI силой И высокой маrнИ rной знерrисЙ,
позволяют осуществлять предельную миниатюризацию маrшlТНЫХ си-
стем. Поэтому редкоз мельные материалы MorYT в скором вреМЕНИ
вытеснить традиционные материалы (сплавы и ферриты) из облаСlИ
радиоэлектроники, приборостроения и автоматики.
Все существующие маrнитно твердые материалы следует по приз- I
наку свойств получаемых из них маrнитов делить на две rpYnnbl.
В первую rруппу входят материалы, изделия из которых, будучи
нвмаrниченными вместе с арматурой, полностью восстанавливают
свой поток после BpeMeHHoro отсоединения арматуры. Вторую rpyn-
пу образуют материалы, изделия из которых при этих условиях те-
- ряют заметную часть потока. Причина столь резкоrо различия свойств
постоянных маrнитов, выполненных из материалов первой и второй
rpYnnbl, кроется в различии их кривых размаrничи;вания по индукции
.B==f2 (Н).
У материалов первой rруппы колено кривой размаrничивания ле..
жит в третьем квадранте, а ее участок в пределах BToporo квадранта
прямолинеен. У материалов второй rруппы колено кривой размаrни-
qивания расположено во втором квадранте, и ее участок в пределах
9тoro квадранта имеет вид rиперболы.
Различие вида кривых В f2 (Н) В основном зависнт от значения
ошения коэрцитивной силы по намаrниченности Н см к остаточной
индукции Вт. Если tJ.oHcM/Br> 1, то колено кривой B==f2(H) лежит
. ,TpeTьeM квадранте, а если JJ.oHCM/Br< 1, то во втором.
-. На рис. 1-20, а, представлены кривые размаrRичивания ==
--,.(Н) для двух материалов. Кривая 1 характерна для материала
ЬерDОЙ rруппы [f.1oHcM/Br> 1], а кривая 2 для материала второй
rpYnnbl LtJ.OHCM(Br< 1]. Там же построены две производные кри.
вые l' и 2' размаrничивания по индукции В ==(2 (Н), полученные из
кривых 1 и 2 на основании известноrо соотношения B J1o(M H).
" Для построения служит вспомоrательная прямая ОА с уrловым коэф"
. фициеllТОМ J1o. Любая ордината кривой В ==12 (Н) есть разность орди-
з.
т К' ОС
ложной ориентации по отношению к +М т . Поэтому при возрастании
перемаrничивающеrо поля Н от нуля до Н == Ho.H намаrниченность
материала не изменяется, так как в нем нет зародышей доменов об-
ратной намаrниченности. Если Но.н>Н ир , то как только напряжен-
ность Н достиrнет значения Но.н, возникшие домены обратной Ha
маrниченности начинают неудержимо расти и намаrниченность Ma
териала изменяется скачком от +М Т до MT'
CTporo прямоуrольной может быть только петля rистерезисноrо
цикла по намаrниченности М '1 (Н), а соответствующая ей петля
B '2(H , изображенная на рис. 1.18 пунктиром, оказывается на.
клоненнои на уrол у, TaHreHc KOToporo равен JJ.o. Поэтому понятие
«материал С прямоуrольной петлей rистерезиса» справедливо лишь
по отношению к петле М == '1 (Н) и может приводить к недоразуме.
ниям в отношении формы петли B==f2(H).
Структурно нечувствитепьные свойства маrнитных материзJЮВ
представлены в табл. 1-2.
1-4. КЛАссификАция МАrНИТНО-ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
Все маrнитно-твердые материалы принято подразделять по об
ласти пр и е!I еRИЯ на три rруппы : для постоянных маrнитов, д rи.
стерезисных двиrателе ll и ДШI ма r н тной записи. По преобладающе му
технолоrическом изнаку (с учетом химическоrо состава ) их мож.
по ра Д JnJЬ на четыре rpYnn bl: сплавы, интерметаллическве соеди.
пения, ферриты и КО мпозиции (табл. l З). В настоящее время ваи-
36
.....
..
&:f
11:
а;:
с
aIS
.... Q.
1:
S
со)
:.-
::s
с\)
о
о
:fc:s
CX)
tsc:s
ft:)h
I:jU
O
'С)С,,)
00
CUC\)
Q.<:)
U
OC:U
:.-
ct)
o::s
8=
Q.()
t..
t
C,,)
2$
tt)
Q.
,
f
::s
I
о:
::s
:r
а
::s
1-
с,)
1
Характеристики .wJ2нитно-твердblX АШтери4АО8
[r А. 1
=
""
о
3=
:си
a
Q)O
...111
и
1'01<
:II
iS
и:а
:1:=
Q.r..
011'0
t;::a
:a
ca
X III
=
IJ'
=
О.
::с:;
CI>
111
0&9
8
11:=
t)8
шl
ID
tIf)
са
:с
111
О
С 11:
;...С.
0."
'-t
:1
I
I
Q.
С
u
&i:&i: f:zi
alSQ.O...... 1II со
се =u i= Е :! S
(f) ft.) = . са с. са
. IS: IIS IS: '- О С.
= t:J = IC'O t- «S
:2s 11: :i ca
u t:{o о
IDt:s:=-С: С.с)Q)
:!II: g:!g:J
t- CJIDCJ =«SC....:2S
:= 0 ..aC. II:
=Q) ><=-&
;:!\O ai i=Q):2S;>-
::s:C= o ll:""':I:: ::S
.. с. и ж О =..с.
Q) c a=ca .а.»
:2S,- cc"' :2S
:cca><:Su (\') =
c :2S о:=:! = g.!i:
>- ::с=-с: с.с....=
с.' А :2S O O::co,-
-= r:; >< с.... t:; с. са
=aJ:2So00aJ
= .. = ..с.. с :сс.
... . "..:'
1)11:11:0 ...=
&:rCoufoo = _2t-
.4) . =-.-.
*:I Co= 00
(f) .t'I.t ;а Q) . ... ""
ca.==--S,.coo
= t-Q)o o c.=
"'1I:"'(f) cuc.
o'I=O:l:fooa:O
Q) .. "'" >< с. са 1)
u:l:cacoo::f-o""'a:
ID ... t:; и &. с.
IIS =glS: t:
=- ,.; са li:!
:S:Q)00 о t:!
= :! с. с.:! t- IS:-&
=O"t-o >-
со !iE :s: Q. С: :1
);ж 5.0 Е . aJ Q)
aJ:lc><ccs :!
:0>< 8.
t: :zs o ;
'А::I .e- ID "",
aJ :s: ca"
= ... t c.::S c. с
Q.
::s
Q.
<:)
"6-,
tt)
.....
= '(1)" 'О
:2S... ..at:{
c=!:r
>- .. = = t::{
c.=car:;
><,-::st:; о::
са со.=
::s:s:taJ'-
с.жс.с.
Cc.>- co
.. ... ... ::s
Q)ca (r).......
c.=ID=Q)
Q)5t .. t::{
и «« о::
IDOOcaC
..... и :i: ::c-.:t"
, · I I .. 1<0
tr:S:«C A....
t:;oo &:::
.... ID c.:s: Q)
C>-U..=t::{o
о:: ::s Q) о t:{
caQ)2=
:.с:tr:ж: .
и ..E-O O::
Q)Q)==o::8E
tr:3:ж::r "'с.
=...'-<:2SU:S:C&,I
= OlOI ca Q) r:; =С")
calD O= т::s
>< А IC'O >-.......
aJ = !It!
t><: :&O::
O:zl...:2SQ)cot::(
="'CJ:ж::r::с
...
:s:
с::
.
о'
r:;
ti
!
00
:.с:Ч
11:......
=Z
..а.
r:;.....
d<
th
:в
са
со
:!
u
, 1-4]
I
/(лаССuфU1Сация жцнитно-rвердblХ материалов
37
*-'
.-:
6ci cQ
:s: ==c.o
= A=CQ.
'- ОaJ
;:c"'=:zI=
cu=::f::cc.
=co(-ot: :!
1Dt:{=:s: :s:
:s:0>-ID= fi;
... с. Q) '-< ><
o...t::(co:!co :с
'-< «S '-< д '"'
:!(\')(\'). =а: са
...= ID ' IO :&1 JI
e:i 8 t:{
'- caи t')
co:l cca!.Q) :1:
=-i... iQ) о:: с.
= o::lu са
:1::
r:; (\')= .. ...
Q)-= =C'I) со
=0 :ZI & =
:с:С>еr:;::I:zI Ф "'" :с
:1:
8.t:ct
50"'=;=
...u и
'..0:: I , I . . А I · I , о:: I о::
ca О:с.а :2S.......a со О..а са ...=
c.or:: ...=:s:r:; 1Dr::= =,-
сасо= c a.» co=:r aJ иООА =с.
:r A O '- >- t:{ >-c....r:; ""'v
'-ur:; . cacar:: ct: Q) са:с
о:: >- Q)
);ct::{ = о:: с.::Iсэ :zI=:l:t:{ ::I(r)
са са . aJC><
иO = :ж: "" ::f = о::
Q)t:{ t:{ :& О = о:: co)::s ...со
о Е-....... o:l:----. :2s =::1 . aJ«S
:1: Ж
r:;00;E . О = = Q) с. aJ =-С:.а
=::I or:: t::( Zt::{ ; r:; о t::{ со) CJr:;
aJ со) ><U t':S
t:: ... = ::&i 0><-&=:& CUQ)
= C::Q О и c.=cu= :rt:{
0=....... ;
. со . о <о >-.::11 ос) c t:{
:ca(\')t::{ 0:: 0.-4 c::S .... =a со
:rc.Q) «S:ж:::Iо ::s co . со)
= '" с. :r Q) с. t:{ со=са= ... :ж:
с. 0 ф 0:::rQ) "'са...оо:: :! Q) : t:{ <о ::sca::ll
00 с.о...о:: 10----.
"'" ::1 >- о r:;0::= :3 (1') ... :1: (l)tiIE
c. t:{ о '- 8.0 '- a::C:t::{
со Q)... о:: са=сас. о 1O=с. ...=со i
E-o:: :ж: aJ O::иO u 0><0::
10 '- = ....а:с m =t::( = CJLt)
c: c... ocat;:m r::o:: ='-
cu с. Q) = r:; 0:: Cи g. c::QaJ-.:t"
e :ж: са са са са оса Е-оо:ж: ,:zIO
om :r:C = :Х: Е- :с 2r:: m :1:1::{
:
О
С: CD
о U о
АО О r:: о . .; Q) =
a 1=1::0 :11
U cou = = t-
::s' , :S :с..... COOQ)
00
Ч u => Ч r:; u t.t..
d> , t:: . .
cu cu aJ :S .... ....
t.t.. tl.. t.t.. t.t.. U 0..0..
!t'
J
,
.
!
t:{
"
t: .
t . :
': .
з8
Характеристики M.a н.uTHO TBepдыx материалов
[F л. 1
'a:s:: . , (1) , , , " '0:= "Q)'==
. 0::250 = ==b::
с..'О -e-I:;: t;==Q)0::2S :2S=
. Q) == ;:s о QJCJE::c ====
'С) с.. f-- с.. =са=== t; . са ::С ::с:;: = ::f ::а
t:: t:{ = (J)Q);:so== E-o
::С Х" :ZI с.. 1:;: . са -e-
::s=== Q)b:: x '=:if-- ==Ol:;:
=()E-o
:1 са С>< Q)..Q-e- :zIE-- I:;:(f) ::s
I:;:cat:::2S ::s f-- :X: ====QJQJQJ=
! O :X: :S:b:: == == = 1:;: 1:;: :ZI f-- с.. А
::25= ..Q c..=::S1:;: a O = b::==::a
; ::s" 1:;: Са) АХ ca f-- I:;:()c..
с.. Q) '== $:;O
(1)Е-о f--= ::SX:zl
c:l. t .== == == O= :X: S t:{t:
t:: :s: oc..a g.ОЕ-оQ) :8 с.. с.. с..
19 и О f--==I:;: с.. .= Q)
k:E-о =QJ 8 :ZI f--t::
u a.>::S0 ::S =. Q)
CIII O c.. c..
t;: :ZI А с..:: &. c.. . ,Q :2s с.. (.)
8 ::c:2Sf-- :S:O=::S t2" :: t:: с..:::а 1:;: с.
E-о= :2S== a х :s:g.:St:{c.. a :zI
а Е-о::S . х == ===<:z::c..
Q)l:;:ca =c.. f--o
cao==== t3 zg.ca (1):2S:zIoc..l:;:Q) ==
===
t:{ са t::8 Е-о ; Ё gf Е
S &. == == о f-- c..c " Q)
= c.. c..()E-o с..с.. с..
ztz а.> 'b:: QJ'b::
==" U =O
= IQ ::r 1:;: со а(.):с, ::3(.)=
"" ():s:::S o:2S,QC::s 0:2S,Q
ОIQ g () с.. са Q) c..cal:;:
r::t-
i u t:{ OE-ot:{ ::s: OE-o
>(0:: c.. "" :><: Q) :z: :><:
::r .
Q)O О са'= ... () .';; gJ
f- :ar::: O .(.)
== .
tO>( C)()=r--. . :zI"""""c. t':S ::а
:(:3 Q..O:=ca =",1:;::': t:: t:: с')
=gi: :s: :ar::: =t::t,.Q :S:::S
== =(.) =
ЬЕое c.. ()"""'"
== ()::S: = хса :.:
E Q. f-- С еа ,Qt;
х (,) О с::> :ZI
t;2 <:s: = f-- =-= :z::
x=oc..t:{ 010 = g C"I
cg,= E-о QJо :S:f} o'g
=== =с. О () .....
->< = = 4):S:t:{c. -
= :ZS о: :ZS :ZI а. 'С) . Q) ; о
111::( t:{::Sa:s::= ::25:2Sc..t:(
.У t:{::c 0:0 t:{=t7)b::
" с. 0=:.: c..f--O=o
..IJ' c..E-оО=
CIII a.>Q) ,Q<:s: QJ:S: == $
c:l. IQ == О '::s: E<:s: :.:
t:{c. f-04 -=
8 IO 8 =0=0 =0=
::S ::S ::S '"
· ь:: · · , .....
Q) ca::>::QJ,Q (,),:Q
=t::1:;: О.
I Q)C1') a
== 'о
i ==x ::С
и= ,Q :2S Q) QJ
OQ) :i0:X: о: :::s :2s :zs
== (),Q(,) == = ,..... ID са са
О ...., == ,Q 4) О Q) ,.:.
Q)i QJ I:;: O СО);ё
=0 8:2S 1II :Z:: с..0 Q) t:; ,,== c't
:II: :s: ==
IQ :':1:;: 2 t:{::S .... ==u.. са QJ O
I I::( O:Z:: Q) l? с....., '" u.. с..
фж ф"""" о ......,
:с Q. с.. t:{ ::s UCQ==cc t.00 ouo
t':S О '""
Fo g се U v)
IQ QJ
'Жь::
_О == :ZI
fij:i с..(,)::С f--
>.= QJQJ ==
c:l.c:l. = $ а.
C> с..
5 I:;:e::( QJ
1:;:4) е
8
о)
....
I:!
cu
:s
М
'в
N
cv)
1-4}
КAlJссификация MaeHиTHO Tвe рдых мате риалов
39
1. ;
!
t":- О О
. QJ 1:;:
r:.... == 8
. '.1:) := ...
.. -l :=
; ..::S.
:. i s.
. . . . t! =
, Iii О
'. 8> 3
:.: 5
. c.::c
Q)
.... 1:;: =
, ,
c.
0:14)
::s=
(7)
=ь::
4>:=
==А
I:;:
(.)а)
QJt:{
:>.,
:х:: с')
'::S
>< ":::r
QJCC
:St
cu ::.:
:s::cac.o
8.(.)('1
04)0
c.::25t:{
С=
>(t-oDC
====
:cJ-o
с
=
8::{
0:1
.,IC
aat;
о.
=1:1'
8н
......." са о
:C :Z: U
. Q.Jcuф
:::r
i
о
с:
!
5
..,...=
5 ' .:
(f)1I:
. = :a
I ! i
a:: 2 i- u
t: 11:
!:!111
J-.a:: 111
()Ocu
:I&:SO
:C 25;
. Q) I ,
=:ZI
g.;uu
::s ::>:: ><
:ZI...
....(,)..,..,ц
t':S:;:::(1)
:r:
::2! (i) Q) :s::
f-o r:'I 1:;:
::>::
Ea;c..
C';30tl:::r:
о.. t:: ::а
2t::{@0..
Q):s:::ar...O
::25 о.. о.. c\s Е-о
=t::O
t':S :s::
;>< -=-e-
.....:zI(-О:s:
:r:Q):Z:: А
,.Q Q):zI
t::0..:Z::0..
g
Q; · · О
ttt::{
C
1S12g
ь:: ()J-o
== Q)
:z:: :a:r:
Q)t':S=t7)
t:: f--
IQ :s:
О А == U::
...ca
oca =
;; t
== 0:= Q)
О .t:{
tl::CQ:2S
==u::c
1-. ::s: 11)
g Q)
o c.. :E
:S:
ct) :s: () ::С :
f-4; CIJ
><::!IQC"I
...
.....:z:eD
""'..ои
. С:;: са
:8....:=
t , ===-=
са a.gJ
а:: с.а,
ф
0.0-& 1
f-- t:: .
:l:a>Ocu
::C"' c1)
:S::==
:gs
O
="('1)
,,
40
х арактеристики MIJ2!lUTHO-твердblХ жатерUаАов
11- ]
КAllссuфuкацuя ж{Uнитно-твердых жатериаАов
[r А.. /
ват кривой JJ,oM fl(H) и прямой ОА. Поэтому абсциссЬJ точек С1 в
С, пересечения прямой ОА с кривыми 1 и 2 определяют величины ко-
зрцитивной силы HeBl и Н е В2. '
Кривые 1 и 2 имеют линейный участок, зак.noченныl между
осью абсцисс и началом кодена (точки а1 и а,). У кривой 1 точ-
j
от арматуры и после В,оздействия CTopoHHero размаrничивающеrо
_ОЛЯ, напряженность Koтoporo Н СТ соизмерима и даже превышает ко-
зрцитивную сипу Н СВ).
Независимосrь маrнитноrо момеlN'а от формы маrнита, выпол-
иенноrо из закритическоrо материала, вытекает из рассмотрения кри-
воlI 1. Маrнитный момент равномерно наuаrниченноrо маrнита Р,. ==
аМ,. у,., rде М,. намаrниченность; У. объем мМ'вита. На рис.
,1-20,6 проведены четыре линии скоса Od1 Od.., соответствующие
.маrнитам в виде тонкой пластинки, длинноrо цилиндра, намаrничен-
..JJoro по диаметру, шара и длинноrо цилиндра, намаrниченноrо по
оси. Эти маrниты ИМ,еют проницаемость формы, равную. соответст-
венно 1,01; 2; 3 и 55. Точки dl d.. определяют остаточ ую намаrни-
'.енность MarHtlToB из закритическоrо материала, а точки bl b..----
'остаточную намаrниченность маrнитов из ДОКР!iтическоrо материала.
.Из рисунка следует, что намаrниченность ....оМ,., а следовательно, и
. маrнитный момент Р,. у маrнитов из закритическоrо материала прак-
тически не зависят от формы маrнита (так как ординаты точек
di----d2 и d.. почти одинаковы), а у маrнитов из докритическоrо ма-
териала зависят очень сильно (ибо ординаты точек bl b" неодина-
ковы) .
Способность маrнитов из закритических материалов полностью
,восстанавливать свой поток в процессе маrнитноro возврата объяс-
няется тем, что у них характеристика B==f2(H) отражает только
tnpямолинейный участок кривой /1 (Н), лежащ й выше колена,
а у всех маrНИТ IO-твердых материалов на этом участке прямая Mar-
RИтноrо возврата совпадает с характеристикой размаrннчивания. На
. рвс. 1-20, б представлены кривые f1 (Н) Н соответствующие им
кривые B f2(H) для закритическоrо материала (кривые 1 и 1') и
;аокритическоrо материала (кривые 2 и 2'). Прямая Od l линия ско-
са у маrнита с арматурой, а прямая Od 2 линия скоса у маrнита
без арматуры. В зависимости от rруппы материала индукция
.у маrнита, намаrниченноrо с арматуроЙ, определяется точкой d l или
. Jt1. Если маrнит вынуть из арматуры, то ero индукция определится
. OTBeTCTBeHHO точками d 2 или Ь 2 . Если же маrнит снова соединить с
. рматурой, то у маrнита из закритическоrо материала индукция сно-
:..а определится точкой d 1 , так как прямая мarнитноrо возврата совпа-
aeT здесь с характеристикой размаrничивания. У маrнита из докри-
,:rическоrо материала прямая маrнитиоrо возврата Ь З не совпадает
. е характеристикой размаrничивания, поскольку точка Ь 2 лежит ниже
олена кривой размаrничивания, и операция вынимания маrнита из
teMaTypbl при водит здесь к значительной потере маrнитноrо потока.
;;.'1 Способность маrнитов из закритических материалов полностью
.-;J!PCстанавливать маrнитныА поток после воздействия cTopoHHero раз-
Jlр ичивающеrо поля Н СТ объясняется теми же причинами. что и
JUOCобность полностью восстанавливать поток после BpeMeHHoro от-
Аинения арматуры. Для нахождения наибольшей допустимой на-
. ..енности Н СТ нужно из точки аl начала колена кривой 1 прове-
. ""ВННЮ а,а.. параллельную лнннн скоса Od,.lIIarHHTa с apM Typoil.
. . в этом отрезок ОЙ2 определит значение Н СТ . Из рисунка следует,
HC'f==Hal HBH напряженность BHYTpeHHero размаrничивающе-
. "1fOтr (отрезок й2аз). Чем дальше отстоит точка й! от критической
и CI, тем больше Нет ПО сравнению с коэрцитивной силой Н св.
fi; .
.
I rA, ( '- 7'
у\
rI , L
2 ........-
(.
1(
1 'L(
t )
Рис. 1-20. Кривые размаrничивания материалов ч-ервой и второй
rpynn при воздействии BHYTpeHHero (а) и CTopoHHero (6) размаrни-
чивающих полей.
(
ка аl лежит левее точки С1, а у кривой 2 точка а2 лежит правее точ-
ки С2. АбсЦJIССЫ точек йl и а2 суть Н а1 и Н а2 . у кривой 1 Hal>HeBJ,
а у кривой 2 На2<НеВ2. Участок кривой 1 между точкой С1 и осью
ординат практичеСRИ прямолинеен. Поэтому участок кривой l' в пре-
J1ел х BToporo квадранта также прямолинеен. УчаС1'ОК кривой 2
между точкой С2 и осью ординат криволинеен, поэтому колено кри-
вой B==t2(H) лежит в пределах BToporo квадранта, а сама кривая
} им.еет ВИД rиперболы (случай, Kor да Н а Н еВ, является критическим).
в соответствии с этим материалы первой rруппы следует иазывать
закритическнми, а материалы второй rpYl)nbl докритическими. Про-
межуточ:ную rpynny составляют критические матери лы.
В rpуппу докритических входят все традиционные маrнитно твер-
дые м териалы, в том числе новые сплавы альнико с направленной
кристаллизацией и монокристаллы этих сплавов. В rруппу закрити-
ческих материалов входят интерметаллические соединения редкозе-
мельных металлов и те из маrнитно-твердых ферритов, у которых 9
пределах BToporo квадранта линия B f2(H) прямолинейна. В rpyn:.
пу крtrrических материалов входят те маrннтно-твердые ферриты, у
которых начало кол...ена кривой B f2(H) лежит вблизи оси абсцисс.
Маrниты, выполНенные из закритических материалов, имеют сле-
дуюЩие свойства, недостижимыс у маrнитов из докритических ма-
териалов: независимость маrнитноrо tflOMeHTa от формы маrннта; cno-
собность'полностью восстанавливать маrни't'НЫЙ поток в процессе Mar-
HHTBoro возврата (в частности, после BpeMeHHoro отделения маrнита
41
v.
.....
(';3
=:f
=:
"'t-....
(';3
E--c
t-....
......
42
f.."
<.J
.С
t.....
2$
:t::
c::s
rt:;)
о
(х)
о
(х)
c::s
Е--.
:::t
е::
:::s
c::s
ct)
:::t
t'\)
i
::t
::t
...
...
2-
3
i
8.
Характеристики маенит"ю твердых материалов
tJ::
0:11:
car:;:
i:&
::S::E-
::0
1-oС')
CQ=
::
CQ
I
« :21
E-оА
CJ >-
::S::u(-<
AQ)
Ir»
11: А
t:: E-
11: u
Е-<
Q)
Ir .
О :!!
... c:s '-..
121 E
:J::X:: :s
'-..CQ
CQ......
о::
CQtJ::
g: a
о:х:
t ...
E-II:CQ
0=
«8
t:;
11:
CJ
'" " ..;.
-=-':;:1
:111: ......
-cu:t:<
::Ir
011:11:
c:s:t
=
=
111
=
11:
r:t
Q,
'5
t:{.,.. :1
11: -. ::;.-
=11:....
B
= .
Jr:: '3
S = I о :.
11 J... atcq.!
i rJii
tt Q
I
-
i
:!
<)
.
i
-
f-o
CI)
>.
t-o
(.)
f-o
>.
О
ссссс
..
с.о с.о С 00 С
I I I I I
ccctr.)c
c't:) f'- tr.) tr.)
.......... .....
5S leg
ссссс
I I I I I
I
=
:1
ер
:с
:8
CO....Qot--
.. ..
aQ.СОф
OO
....
.OOU
I::{I::{.-.J:{t::(
:t:I::t:I::t
QS2QQQ
:I:
(.)
О
О
:I:
а.
cC\Qc\QO
JJJjJj
С \Q С tr.) с.о
c't:) ....
;:
.....
I I I I I I
c.oc
C't:).
..aoooaoooU)
..... .... .... ....
U c'ot
u. .....f;
т:
.....................
[Тл. 1
I 1-4]
Кмссификацuл Jtaehutho-rsераblх яатершиО8
t:I'
'о
U
OQLt)CLt)C
4 О .о t'- . .
"1 j 1 1 1 j
.. ... ... ... ... ...
t-. «:) co
C\iI """"
C:> COlt:)\Q
.. .. C't)..
.... .... .... ......
I I I I I I
: f8
. 00 00 00 00
..... c't:)
. ,
-
i <
'1! Б
J:t&:(t=1r::{r::{
. :!: r::{
. :с :z: :t :I: :с :с
.'.,' &1 sa sa Q Q
:.:>
..,
"
..,.
f-\,.,
r' .
.
CI)
:s:
=
=
о
:с
Q.
00
О ао
.... О
1111
00 00 t-o.
le
С С С С
I I I I
с\1 с.о С I.C
О"> О"> --- c't:)
..... ---
COOOOO
.... .... ....
11:) 11:) 11:) t-o.
f--tf--t
t::{r::{t::!t:1
:с:с:сж
QQQQ
10
!
c't)
f-o
са
с::
U
О
Ф
I
С
..
00
С
f'-
С
I.C
---
00
....
00
f--t
С
.,..
Q
,t:J:::
и
:s::::':=
c..
=-=::r
0=
=е:;
Ое:;
co
....
О О
й) 11)
I t
С С
00
с\1
С
11:) С
СО">
--- С
I I
С
---
.....
I.C 11:)
.....
--- .....
со
c't)
С
c't:)
<
11:)
f--t
11:)
c't:)
:::G
r::{
:с
Q
11:) 00
f--t f--t
11:) С
c't:)
:::G
t::t
:Z:::I:
QQ
43
'
f-tca
tr
.са
«::
:s:C')
::0
:3
A
-&
I:S:
u::2
.са
"QQ.
:3>-
(-<
-=
=
It
:t:1II:
са
.111:
Е-и
"QQ)
tr
.:S:
01:;
111:«8
It
:.::
.0
.с::с
t:{0
Q):S
:11
J<
t::i<
tCia;
tr::P-
»
0(-<
:S::'::
::»
It
o::
:
!i?
calr
tr:s:
ca
::
С')са
0(-<
u
:21=
I:QPo
:.:::.::
>-l1li
ca
CQ'"
оса
IQ .
-1:;-
l::oE-
t=...=
UuQ)
"r
&-с
; _8»
0:=
:C=
lIII:: ca
:s:1I:i!E
:::I
Q)!i?
tr t:I
=8
(;IQ)
8r"\ О
O
sa .
=::1
.0
"'Со
=
44
Характеристики .маениТ1Ю-тверды.х материалов
(r А. 1
1-5. МАrНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ
МАrНИТНО-ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
.1-5]
:.
'.
:::
.
'.
,:
'1
CI)
()
1
с:
со,)
. '
:t)
::s
-2.
CI)
: ::s
'"
[. ::s
с\)
. . t:S
".' , i
р
t'
'. а
::s
h
... Q,.
...
" tS
Q,.
'. c:s
:
"
1, i
i'
, 2.
j.....
.. .
. j.
.:
i.
"
Е'
:' .
С
. I
ff
:.t
)...
f
j;
- /'
в СССР rосударственными и отраслевыми стандартами норми-
рованы параметры характеристик раэмаrиичивания всех основных
материалов для постоянных маrнитов, а именно литых и металлоке.
рамических сплавов, деформируемых сплавов, интерметаллических
соединений редкоземельных элемент()в R маrнитно-твердых ферритов.
В области литых сплавов действует rOCT 17809-72, нормирую.
щий параметры 25 марок (табл. 1-4), в области металлокера ических
сплавов rOCT 13596-68, нормирующий парамеТj)Ы 11 марок (табл.
1-5), в области деформируемых сплавов.... rOCT 10994-74, н рми-
рующий состав сплавов. Маrнитные параметры этих сплавов опреде.
лены ведомствениыми нормативными документами (табл. 1-6). В об-
ласти интерметаллических соединений редкоземельных элементов де:А.
ствует rOCT 21559-76, нормирующий параметры четырех марок
(табл. 1-7). В области маrнитно-твердых ферритов действуют ОСТ
11707002-76 и ТУ, нормирующие параметры 28 марок (табл. 1-8).
Параметры композиционных материалов (табл. 1-9) нормируют-
ся ТУ.
Та б л и ц а 1-5
Ларамеrры. характеристики размаеничивания металла-керамических
сплавов по данны.м rOCT 13596-68
'Максималь- Коэрцитивная сила
ная у дельная Сстаточ -
9IIерrия по иамаrни- ная ИН- В/Н В
w == ПО ИНДУКЦИИ
Марка 'gOX . чеииости ДУКЦИЯ точке
Сплава == О, Ва Hd' н сВ кА/м н сМ' кА/м В,. Тл (BH)"..4-f'
кДж/м' MKrH/1I
Не менее
МКl 3,0 24 --- 0,60 20,6
ММК2 3,5 39 .... 0,48 13,0
МК3 4,0 44 .... 0,52 11 , I
МК4 4,5 40 .... 0,55 10,0
К5 4,7 44 .... 0,60 13,0
К6 5,0 44 --- 0,65 16,0
К7 10,5 44 .... 0,95 17,2
кв 14,0 40 .... t ,10 22,8
К9 12,0 80 .... 0,75 8,3
КI0 15,0 100 .... 0,80 9,3
МК1) 16,0 128 .... 0,70 5,0
.м
м
м
мм
мм
мм
мм
мм
мм
м
. Вуквы ммк. означают материал мет,ллокерамиqескиА. а цифра поряд
ковыl номер сn.лава.
ЛараAtетры. отечественнblX АСатериаАов
45
:1
....... <:) 00 со 1 j
<
! i
I
CQ .
:t:
...............
.... о) C'I')
.... о)
1:; <:) ..
f-o <:) <:) I <:) <:) .... ....
;.. l r! \Q I I I
CQ .... t--- <:) <:)
..
<:) .... .... <:) <:) .... ....
-
\Q \Q \Q
u') q t---
C'I t--- ..
о) .... .... r-... i ....
..!iE , I l I I I I
r::{ C'I:) \Q с":) LC <:) \Q
:.: .. .... ....
.... .... C'I
::s::
са eti .
о
:-: Q.
со с.. о 1::
S О t:: t;:
!ё i :zs :i
'-"
о Е-<
::а о Q.u Е-<о
«s с.. <:s:: 1:: ::s:: >'1:;
... t:: 4> g-
(:1. :z: t;:
8 :1:1 t :s:: ::s:: i
'о t;: :-:
>. о Е-< t
::s:: >.
с.. с:: ::Е с..
f--c о:: :s:
с.. c с::
t:::
:
со
«S«S е f--1 LC
:
& ><:
«s1:; с'о4 ::r::: \Q
5 C'I \Q fiJ C'I с:>
..... ....
о
(3 (3
.
«S . . (3
::а о о .... """
z u .
Q) > ....
... . . u
u 6 6 I . :s
д 8 z t
U U U
. .
. d> :s
CI) CI)
u.. u.. u.. u
Q) .Q « f
=а! О
::са t;: t;: I
«S«S О t;:
са 1:; ::е са
t:: О >.
:i: u
I со I
46
Характеристики .м нитно твердых материалов
[ r л. J
(.о
.
.......
tj
...
:::t
с
rt:>
С
t::
:2 О 00
О О О О
00 со C'I:> О LQ
:.:: ..... <.о I C\.I C"I:) C'I:>
ёQ I I I I I I I I
о LQ LQ <.о
о C\I о о
..... C\.I C\.I C\.I О
..... C\I C"I:) C\.I
r--- ..... о 00 Lt)
.. ..... r--- <.о
о о о ..... о .. ..
I I I ..... ..... о о
i... I I I I I I
00 ф C\I
.. .. .. <.о 00
о о ..... ..... .. .. r---
..... ..... ..... о
о
LQ Lt) О О Lt)
О Lt) <='1 Lt)
........ .. .. C" " .. r--- LQ
:Е r--- '<:t' ..... ..... ..... ..... '<:t'
I I I I I I I I I
:.:: <.о tr.) Lt) Lt) Lt) L{)
о 00
r--- C'I:> C\I
" ..
о о ..... ..... о "
.....
::а
Е-
и
=
о r:;:
t:;:
::а "" g :i
f-- f-o О и
(J :r. о.. о
:s:: Q)
t:; t:: r:;:
О
::а" t::
f-o :i
и
:s::
r::: Е--
>.
Q.
t:
:I: & е е
C\.I .
'--' ("f") >< >< .... ....
C\.I ::с::' ::с::' :r:: :I: ::с::' ::с::'
..... ::с::' ::с::' ё ё
&о
z :> :>
z . .
... z
. u
С: . . .
... 8
u 8 (3
. .
Q) . I
u.. tt cu I
tI.. ...
о..
()
, I , i
I j
I
.........
«(
:t::
t:
(-о
::
(1)
:Е
.СО
(-о
О.
8
«1 со
:'::111
cO
«I
c:
U
«1
:в
CI)
..
u
О
CI)
11: со
::111
«1«1
х и
1 5]
Параметры отечественных материаАов
47
r--
.
(о
::f >
:= ::s
1=;:
'"
::s
(о rt:>
Е-ое
с
::s
;r
::s
tj
...
...
::s
::g
rt:>
CQ
...
I
С
...
:::t
f\)
:::t
CQ
:::t
с\)
::s
:::t
:::t
<:u
...
c::s
tj
::g
tj
tj
t::::
Lt)ОФ I
C'l:>C"I:)C"I:)r--- I I I I I
... .. ... ...
..... ..... ..... .....
-----
о о Lt)
со
r--- Lt)0 о о Lt) о о
r--- 00 00 Q) I I Lt) I I
... ... ... ...
0000 Lt) Lt) о о Lt)
Lt) ....
.. о
о <=> о
------ ----- ------ ----- ----.
о о <.о о о
о <:;) C"I:) <.о
0000 <.о 00 ..... о C"I:) <.о
OOO I I I '<:t' I I
C"I:)OOOCO
..... ..... о о о о о
о о C\.I О
Lt) r--- ..... C"I:)
.......... -----
<:;) о со о
о tr.) с.о r--- со
0000 C"I:) с)) ..... .....
I I I I <.о I
CO O Ф
Lt) tr.) 1f:) 1f:) о о о о о
Lt) о 00 <.о C\.I
'<:t' .... .....
----- -----
C"I:) 00 о о
Lt) ..... ф .....
I о I I I I
Lt)Lt)Lt) C"I:)
Lt)ффr--- C\.I '<:t' 00
..... .....
----- ----- -----
o:s:: =
.= ::а ::а
::а
-= CI) Q)
::а :: ;>. ;>.
t:: о- о-
:: о = =
t:: о-
о f--
о- О .= c:l. o:s:: c:l.
f-o et:) О О О О
О :s:: Е- -& f-o -&
r---;::: ('t) :r: = Q) :s:: CI)
:s: t:; t:i r::: t:i
r---r---C"I:)C"I:)
C"I:)C"I:)t::t:
UUUU
i-o
....... с
.Q
r:;: О
.... о C"I:) C"I:)
а:1::
C: с: с:
::€ ::€
:s: о
r---
==
'""
а.
:z:1 :s
,QQ)
:S Q)
Iё; CQ
о
:z:
()
O
t:t (O::f
&'-" ::с
W/HJ}lW
.х'ОШ (Hfl) <Э}lhОJ.
в Н /fl <эин<эmонJ.()
: ....
;D::
о =
E---
...;;..
O
=
. :i
со '"
«1' :2
= :X:: ........
U CI)
о:: ==::J" = < CI)
=... :.:: ::
со о::и (1)
:: с: о :2
IXI ::
= CI)
... :r:
= j :2
::f
О. ;:Х:: ........
tТ') <
О
= :.::
0=
I::::f
, : : D:: 11 :х::
= :: == = "1::S........
.Q .Q S. '::s :Е
со @ @ CI) :;LD
:21::(:: :.:
;;..(1) <::>
11
о::
=
::
(1)
==
=
1::(
CI)
о
U
со
:.::
о.
со
«1
с:
с:
»
со
о-
>-
...
U
:.::
(1)
...
D::
:i:
CI)
c.j
»:Е
,
<
C::
=
O-D::
«1«1
и;:а
1
U(I)
=
:i:
;:Е
00.
(1)(1)
tf)t::(
«10
с.и
C::(I)
Ig
:2
:2
о::
:.::
1(1)
e-
=
::J"ao:
СО=
c.
осО
2
IIIU
:.:
»cu
;
сао
=3Е
g.
:I:
8
CI)
8
:.:::1:
0:J
со о.
и
...
.S!
=«1
:7:1:
:8
З::а
Co
0-&
:;
I(озрцитивная сила
МакСИ\lаль-
ная у дельная по индук- по иамаr- Остаточная
знерrия w== виченнос-
Марка ==<>.5 BdHd' ЦRИ Н сВ ти Н вндукция В/ Н в точке
феррнта сМ В" Тл (BH)тar
кДж/м' uкrH/"
кА/м
Не менее
6БИ240 3,0 125 240 0,19 1,50
6БИ250 2,8 120 247 0,19 1,61
7БИ215 3,5 125 215
7БИ3ОО 0,21 1,58
9БА205 3,5 140 300 0,20 1,43
14БА255 4,5 135 205 0,24 1,60
15БА300 7,0 185 255 0,29 1,50
7,5 200 300 0,30 1,50
16БА190 8,0 185 190 0,30 1 ,41 .
18БА220 9,0 210 220 0,33
18БА300 9,0 220 300 .0,32 1,51
9БА260 9,5 225 260 0,33 1,45
2БА220 11 ,0 215 220 1,43
4Б1\:21 О 0,36 1,48
5БА 150 12,0 205 210 0,37 1,42
5БА 170 12,5 145 150 0,38 1,44
12,5 . 165 170 0,38
8БА 1 70 14,0 165 170 0,39 1,44
8БА 190 14,0 185 190 1,39
1 СА320 10,5 239 318 0,39 1,36
4СА200 12,0 195 0,34 1,38
7СА220 200 0,37 1,43
13,5 215 220.
8СА250 14,0 240 250 0,38 1,34
ОКА165 0,39 1,35
5,0 143 165 0,23
1КА 135 5,55 127 135 1,32
КА135 0,24 1,30
7,15 127 135 0,28
РА220 11 ,О 215 220 1,37
Р А 150 0,36 1,48
12,5 145 150 0,38
Р А 180 14,0 175 180 0,39 1,60
PAI90 15,0 185 1,35
190 0,40 1,33
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
14
22
25
28
30
48
Харшстерисrики АСщнитно-твердbl.Х JC(JтершиО8
\ f J-6]
nOplJJCпpbl эарубёжнblX Alarep-ийАоs
49
[r,. 1
т 8 -б л и ц а 1-8
ЛараAlетрbl хара1Стеристики раЭJЮ ничивания JUUниrно.r8ерды.х
ферритов .
Таблица 1-9
l1apa Tpы xapa1CTepиcTи раэJUUничuвания JЮ нитно-тверды.х
1СОAlпоэиционных. TepиaA08
l(оtРЦВТИ8ная свпа
Макси ..альвая
у дельнаJl Остаточная
зверrвя по IUIДУК- по ка..аrии- вндукция В,.
W ma =- ЦВИ Н еВ ' чевlIOCТИ
Марка КОМПОЗНЦИИ ::::0.5 В d H d' НеМ' Тл
кДж/tk' к.А/.. кА/м
Не менее
ИРП-2042 0,56 54,4 0,08
ИРП-2056 0,94 68,8 --- 0,11
Маrнитоэласт 2,0 72 88 0,17
(ТУ 45- 75) 4,15 155 176 0,214
Пластиформ 1 Н
Пластиформ 1 4,3 118 0,22
в качестве критерия энерrоемкости нами всюду выбрано значе-
ние максимальной энерrии W max==BdHd/2, а не энерrетическое произ-
ведение BdH d, так как в некото2.ЫХ нормативных документах послед-
нее неправильно выражено в кДж/м 3 , в то время как ero нужно вы-
ражать в КА. Тл/м. Запись формул удельной энерrии и энерrетиче.
cKoro произведения в системах единиЦ Сй и CrCM имеет вид:
Система Удельная максимальная Энерreтическое
единиц энерrия произведение
СИ. . . . .. w == ( ВН ) ,ДЖ/М 3 (BH)тax==BfJHfJ, Тл.Л/м
2 rnах
crCM . . . .
w == ( ВН ) , Эрr/см3
8л тах
(B/J)mai==BdHd' rс.э
1-6. млrНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАР)'6ЕЖНЫХ
МАfНИТНО-ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
о параметрах кривой размаrвичивания маrнитно-твердых мате-
риалов иностранноrо производства наиболее достоверно можно су-
дить лишь по данным, приводимым в каталоrах фирм,
В настоящее время за ру6ежом наибoiIее распространенными
) . являются маrниты из ферритов (табл. 1-10) и сплавов альннко
. '('rабл. 1-11 и 1-12). Маrниты IIЗ редкоземельных материалов
'(табл. 1-13) в силу их относительной дороrовизны еще не нашли мас-
COBoro применения. Однако весьма вероятно, что они в скором вре-
мени будут доминировать в области радиоэлектроники, приборострое-
ния и производства средств технической кибернетики, так как бла-
rодаря своей высокой знерrии эти материалы ВOЗ8OМIOI'. cyu&eeII'aeнвo. .. ',,,,,!'
4 64
n р в .. е ч а н В е. В обоэначениях маро Ф
сте. означает (окруrленно) 9нерreтнческое :роЦВ ра, стоя ан на первом ме-
. кА.Тл/м. Буква стон а изведение, d d' выраженное
бариевый, К к06альто : "з втором месте, означает состав феррнта:. Б
С npонциевыА. Буква сто я щ;;. л= н : ::ыА редкоземельными элемента ми,
ныА, и.... 8зотропныА Цнф а м месте, оэначает: А аннзотр'оп-
.ение козрцитввноА ипы o' Яа :=ч::н последнем месте. опре-..епяет эна.
на ..етр. . ости, выраженное в цпоамneрах
50
х apaKTepиCTuк,и .мaeHиTHO Tвe рдых Alатерuалов
[rA. 1
Таблица 1-10
ПаРa.Atетры характеристики раэ.маенuчивания АШ.енитно-твердых
ферритов по дани.blAl каталоеов иностранных фир.м
1-6]
П ара.метры зарубежных .материалов
51
Продолжение табл. 1-10
.
Марка (ВН) таХ' . Br' KrC НеВ' кэ НеМ- кЭ Фирма (страна)
мrс.Э
Марка (вт тах .\ в r' Kr с НеВ' кЭ Н еМ, кЭ Фирма (страна)
мrс.э
Спиналор:
2 3,2 3,7 2,8 2,95
2Н 2,85 3,5 3,05 3,25 Allevard Ugine
3В 3,5 3,95 2,0 2,1
3Н 2,8 3,5 2,6 2,7 (Франция)
4В 3,6 4,05 2,0 2,1
4Н 3,2 3,7 3,2 3,6
Ферроксдюр: I
1 1,O l,2 2,1 2,4 1,8 2,O У okohama
11 3,8 4,0 4,0 4,2 1,8 2,O Kagaku Kinza-
111 2,5 3 1 3,6 3,8 2,O 2,4 ku Со., Ltd.
(Япония)
I
Ферроксдюр:
270 2,7 3,4 3,2 4,2
280 2,9 3,5 3,0 3,2
300 3,6 4,0 1,8 1,85 Philips
330 3,2 3,7 3,0 3,1 (Нидерланды)
370 3,5 3,85 2,95 3,1
380 3,4 3,8 3,3 3,5
Фер роксдюр:
2801( 2,8 3,55 3,0 2,7
300R 3,3 3,4 1,9 2,0
300 '2,9 3,5 3,0 Philips
3301( 3,4 3,7 3,0 3,3 (Италия)
360R 3,6 3,9 3,2 2,4
100 0,95 2,2 1,65 2,7
Ферринет: 4,0---.4,3
QB 3'4----4'0 1,а.....2,2 .... Tohoku Metals
Ql 1,0 l,2 2,3----2,5 1,8----2,0 .2'9----3,3 Industries, Ltd.
Q7 2,5 3,O 3,3----3,7 2,8........3.2 3, 0 3,5 (Япония)
Qs 3,4 4,0 3,8 4, 1 2,1 2,4 2'15----2'45
Ферроксдюр:
FXDI 1,0 2,2 1 ,7 Fransco
FXDII 3,2 3,8 2,0 (Франция)
FXDIII 2,6 3,45 3,2
---
Ферроксдюр:
100 0,9 2,0 1 ,7 Valvo
300 2,9 3,8 1 ,7 ( Франция)
Ферроксдюр: 2,7 3,4 3,0 RTC La Radio-
270 4,2 technique
370 3,7 3,85 2,95 3,1 complex
( Франция)
СПИН8J1Ь 1,0 2,15 1,65 3,4
(изотропн.)
СПИН8J10р: AlIevard U gine
lВ 3,3 3,9 1,6 1,65
1 3,0 3,6 2,0 2,05
lН 2,65 3,3 2,5 2,6
УВМ-1А 3,25---4,0 3,7---4,1 1, 7 2, 1 1,75....2'15
УВМ-2А 2. 2,5 3,0---.3,5 2,2 2,6 2,4........3, О
УВМ-2С 2'91----3'6 3,5----3,9 2,8----3,3 3,0 3,6
УВМ-2Р 2'14----2,75 3,0---.3,4 2,3----2,7 2, 4 3, О
YBM-2D 2'59----3'25 3,3----3'7 2, 7 3,3 3,0---.3,8 Hitachj Metals
УВМ-IВ 3,8---4,4 4, ,З 1,8----2,2 1'85....2'25 Ltd.
УВМ-2В 3,4----4,2 3,8----4,2 2,7----3,4 2,9----3,6 (Япония)
УВМ-2ВВ 4,2---4,6 4,2---4,4 2, 3,1 2,5----3,2
УВМ-3 O,95 1,26 2'0----2'3 1'7.....2'0 3,2----3,4
увм-ю 2,43----3,08 3,2----3,6 2,6......з, I З,1---3,8
YBM-2D 2'59----3,25 3,3----3,7 2,7---3,3 3,0.....3,8
FBi 1,1 2,2 1.9 3,5
FBIA 3,4 3,85 1.8 1,85
PBsВ 3,4 3,85 1,8 1,85 TD К Electronics
FBa A 2,9 3,6 2,4 2,5 Со., Ltd
FBa8 2,6 3,4 3,0 3,4 (Япония)
FBc A 3,8 4,15 1,8 1,85
FВ.a B 3,2 3,8 3,2 3,5
1
4*
I 1 -6]
Параметры зарубежных материаАО8
53
52
х арактеристики MQ2hutho-твердых МIlTepиa.A08
[ r А. 1
ПродОАжение табл. 1-10
Ма р ка I (ВН>тах, 1 В. KrC I НсВ' кЭ I НеМ' кЭ Фирма (страна)
Mrc. э r
ПродОАжение табл. 1-10
Марка I (ВН)moх' Br' юс Н еВ ' иЗ I НеМ' кЗ Фирма (страна)
Мfс.Э
FХДl 0,8----1,0 2, ().....- 2,3 1 ,5----1 ,7 ---
FХД2 2,7---3,3 3.5----4,0 1,7.......2'0 ---
FХДЗ 2,1---2,5 3, D----3,5 2.2---2,6 .... Sumjtomo Spe-
FХД4 3,5---4,0 4, D----4. 3 1,7---2,2 --- cial Metals Со..
FХД6 3,0 3.8 1,7 --- Ltd. (Япония)
SSRl 4,5' 4,5 2,0 ---
SSR2 3,5 4,0 3,2 ---
М-Оl 1,0 2.2 1.8 3,5
м-о ,5С 2,6 3,3 2.2 2,3 АНеп 8radley
М-О,58 3,4 З.8 2,05 2,1 (США)
F-335 . 1,3 2,25 1,15 .3,75 ОМ Steward
F -330 1,15 2,38 1,92 3,85 Manufacturing
F -500 3,15 4,10 2,35 2,45 Со. (США)
F -620 2,6 3,44 3,00 '3,58
ОР-81 0,8---1,1 2, ().....- 2,3 1,5---1,8 3,0---3,5
ОР-В2 2,1---2,5 3, ()"",-3,5 2.2 2,6 I 3,0---3.5 Mitstlbishi
ор- В3 3,4 4,3 3,8---4,3 1,7---2,2 1,7---2,2 Electric Corpo-
МРА-80 O, I,O 2,O 2.2 1.5---1,7 ration (Япония)
МРА-270 2,7---3,3 3,5---4,0 1,7 2,O
МРВ-210 2'1......2'5 3'0....3.5 2,2---2,6
Арноке: 2,25 1,8 3;0
1 1,05
5 3,5 3.9 2,4 2,42 Arnold Enline--
6 2,8 3,45 3,1 3.6 ering (СШ. )
7 2,7 3.45 3,2 4,0
8 3,5 3.85 2.9 3.0
Рl 1 , 1 2,2 2,4 1,9---2,2
Р2 1,73 2,9 2,2 Nippon Ferrite
Р3 2,0 3,4 1 ,6 --- Industrial Со.,
Р5 2,5---3, О 3,4 3,8 2,1 2,5 --- Ltd. (Япония)
Р6 3,1 3,7 3,8 4,3 1,7---2,1
Индокс: I .
1 J , О 2,2 1,82 ---
11 J ,65 2,7 2.25 --- Indiana Gene-
V 3,5 3,84 2,20 --- ral (США)
VIA 2,6 3,3 3.0 ---
VI 2,2 3.05 2,4 ---
Ферримаr:
1 1,05 . 2,3 1,85 ---
lА 1.05 2,2 1,80 3,2
lВ 1 , 1 2,25 1.85 4,0 Crucible Mag-
5 3,5 3,95 2,00
5Е 2,6 3,З5 2,30 2.60 netics Division
of «СоН I ndust
5А 3,5 3,95 2.40 2,47 ries:. (США)
6 3,1 3,6 2.75 3, 1
6Е 2,5 3,3 2,8 3,0
7 2,8 3.45 3,3 4,0
8 3,5 3,85 2.95 3, 1
reHoKc:
1 1 , 1 2,3 1,95 ...... General Magne-
5 3,4 3.8 2.4 --- Нс Corporation
6 2,7 3,3 2,8 --- (США)
Маllrадур: 3.7 3,0
б 3,2 ---
2 3,3 3,9 1 .8 Mullard Overse-
3 2.9 3,4 3,0 --- as Ltd. (Вели-
4 2,0 2,6 2.45 --- кобритания)
Р120 1,3 2,3 1,95 ---
1 0,95 2,1 1.75 ---
-
Фероt5a: Balfour and
1 1. О 2.2 1 ,7 --- Darwins Ltd.
11 3,2 3,9 1 ,7 --- (Великобри-
111 2.7 3,4 2.5 --- т ния)
Коэрокс: 1,9----2,3
100 0,8---1,1 2,0---1,6 ---
300 2,7---3,2 3,4....3,8 2,5---1 ,9 --- Fried Krupp
300К 2,5---3,6 3,3....3,9 1,8 ---2.6 --- GMBH Widia-
300 2.8 3.5 3,5----4,0 2,0---1,6 Fabrik (Фрr)
330 3,O 3,4 3,4---3,8 3,2 2,6 ---
360 3.3---3,8 3,7----4,1 2, ().....- 2,9 ---
Оке:
100 1,0 2.1 1 ,7 ---
300 3,0 3.8 1 .8 .... Ma netfabrik
330 3,0 3,6 2,8 --- Вопп (Фрr)
360 3,3 3,8 2,0
400 3,6 3,8 2,8 ---
54
х араl(теристи1Си .f,f,Q2HUTHO-твердblХ материалов
[r л. 1
Марка
Продолжение табл. 1-10
( T'I b r . К!"О I Н еВ . кэ I НеМ. кЭ I ФиР'" (страна)
1 6]
I
ПарамеТрbl зарубежных материаЛО8
55
Сифферит:
DBl 5,0 2, 2,3 1,5 1,9 Siemens Aktien-
051 4,6 "- 3,6----4,0 2,2 2.9 --- geseIlschaft
DS2 4,4 3,2 3,6 3, ()"",3, 65 ..... (ФРr)
Оксит:
100 0'8....1 , О 2,2 1,9 1,6 1,9 ---
300 К 2,7---3,2 3,9....3'6 1,9 2,3 Deutsche Edel-
300КК 2,0 2,7 2,8 2,3 ..... stвhIwerkge-
300 2,9---3,4 4'1....3\ 75 1,6.....2' О ..... sellschaft Mag-
3ЗО 3,0---3,4 3,8.....3'6 2'6......3,1 netfabrik Dort-
360 З, 0---3, 7 4,0.....3,75 1,9......2'3 ..... mund (Фрr)
300 2,7 3,5 1,35 ....
А20К 0.8.....1,1 2'0.....2'3 1,8 1,1 --- РЭС ПРОМ
A25R 2'9......3'3 3,4.....4'0 2'1.....1'2 --- (НРБ)
Продолжение табл. 1 11
I (B:;g' x' Hff' В,. KrC Hd' Э :t I Фирма (страиа)
Марка
Таблица 1-11
Лараметры кривой размаенuчивания литых сплавов аАьни и альнико
по данным катй.лО20в иностранных фирм
УСМ:
lA 3,8 515 12 435 8,8
18 4,8 600 12,3 300 9,7
1С 5,3 630 12,6 515 10,2 Hitachi Metals
lD 6,0 670 13,0 570 10,5 (Япония)
2А 2,8 770 8,3 480 5,8
28 3,8 720 10,5 485 7,8
2С 3,2 950 8,0 615 5,2
усм:
2D 3,5 1050 9,0 640 5,45
3 1 , 1 350 8,0 205 5,3 Hitachi Metals
4А 1,5 550 5,8 393 3,8 (Япония)
48 1,9 650 6,2 430 4,4
4С 2,7 850 7,5 555 4,9
4D 3,0 900 7,75 590 5,1
KSl 0,9 1,0 200 9 , 5---- 130 7,0
250 11
KS2 0'6----0' 65 140---- . 9, 0---- 102 6,0
180 9,5
KS4 О, 45 0,5 1 00---.- 9 80 6,0
120
CSl 0'9----1,25 400 4 , 5...... 310 3,4
500 5,5
CS2 0,75 I,O 100--- 3---- 420 2,1
800 3,5 :
CS3 0'8----1,0 100 1 o 11 145 8,5
150
CSЗА 0,75---1,0 230---- 7 , 5---- 200 4,8 Sumitomo Spe-
270 8,5 cial MetaJs
NKS 1 3,4......4.0 640---- 10.3...... 470 7,5 (Япония)
720 11,3
NKS-IВl 3,8----4,8 62 11,5---- 520 8.2
680 12,5
NKS-182 3,5----4,5 640..... 10. 500 8,0
700 12,0
NKS 183 3,5----4,5 66Q-.-- 10,Б--... 520 7,7
730 11,5
NKS-IDA 1,2----1 ,55 57Q-.-- 6, 310 3,7
650 6,8
NKS-l О8 1.2.....1 ,5 5 , 3..... 450 3,2
750 5,8
NKS lР 3,0----3.8 730---- 9 , 5...... 485 6.9
soo 10,5
Марка (ВН)тах' НсЬ> Br' I Hd' Bd' I Фирма (страиа)
мrс.Э Э К[С Э KrC
.
Тикональ:
190 2,1 730 8,0 400 5,0
360 3,6 710 10,7 500 7,2
40Q 4,0 640 11 ,6 500 8,0
450 4,25 1335 8,5 800 5,3
500 4,8 630 12,8 500 9,6 Philips (Ни-
600 5,77 645 13,1 550 10,5 дерланды)
650 6,5 700 13,0 565 11,0
750 7,5 160 13,4 650 11,5
800 7,5 8,0 150 13,8 .... ----
900 9,0 1400 10,6 1100 8,0
1100 10,8 1500 10,1 ..... ---
Рек о:
100 1,2 480 6,2 300 4,0
120 1,3 600 5,9 400 3,1 Phili ps
140 1,4 565 6,5 400 3,5
160 1,65 680 6,6 400 4,15 (Италии)
170 1,65 890 5,6 500 3,З
220 2,3 1200 6,3 600 3,75
56
Х арак те ристиlCи АСаенитно-тве рдых мате риалов
[ r А. 1
.
1-6]
Параметры зарубежных материалов
57
Марка
Продол ж ение табл. J 11
(BH)тar НеВ' Э Br' I Hd' Э I Bd' Фирма (страна)
Мfс.Э иrс KrC
П родолжен.ие табл. '1 11
Марка I (БН)тах'l НеБ' Э Br' Н d' Э I в d' I Фирма (страиа)
мrс.Э KrC KrC
VDG 6,5 675 13,5 580 11,2
VI 4,0 750 10,2 530 7,5
VHI 5,0 1600 8,0
IX 5,0 1450 8,5
NKS-IM 0,4---0,5 10Q-.-. 8,Q-.-. 80 5,7
140 9,8
NКS-З 4,0----5,0 560---- 12,3 565 9,7
640 13,0
NKS-5 4, 5,5 600 12'3..... 525 9,5
660 13, Sumitomo Spe-
NKS-5DG 5.3---6,3 6З0---- 12,5 575 10,0 eiaJ MetaJ
730 13,5 (Япония)
NKS-6 3.5----4,5 120f) 8,0---- 750 4,3
1400 9,0
NKS-7 . 6,7---8.0 680---- 13,0---- 620 11 ,3
780 14,0
NKS-I0 8'6.....11'0 1400---- 10'0---- ..... ....
1600 11 ,0
Альнико:
IA 1,4 540 6,6 340 4,1
IB 1,4 450 7,1 300 4,7
IC 1 ,4 400 7,6 270 5,2
ПА 1,7 650 7,0 400 4,3
IIВ 1,7 580 7,5 360 4,7
ПН 2,1 600 8,4 390 5,.4
11IA 1,35 .560 6,4 346 3,9
IIIB 1,35 490 6,8 315 4,3
IIIC 1,35 400 7,5 270 5,0
IVA 1,35 730 5,5 420 3,2 CrucjbIe SteeI
IVB 1,45 660 6,0 400 3,6 (США)
VA 5,0 720 12,0 550 9,1
VAB 5,5 685 12,5 550 10,0
\'АВ 6,5 700 13,1 590 11 ,О
IXA 8,5 1600 10,4 ....
IXB 9 5 1400 10,5
VB 5,5 650 . 12,7 530 10,4
VBDG 6,5 685 13,3 580 11 ,85
VC 5,5 580 13,2 490 11 ,2
VE 4,5 700 11 ,О 535 8,4
VIA 2,75 975 7,5 600 4,6
VIB 3,65 760 10,5 520 7,0 "
Альнико: 7, 1 305 4,60
1 1,40 450
11 1,55 530 7,3 335 4,62
111 1,40 470 7,0 325 4,30 Arnold Engi-
IV 1,25 740 5,2 415 3,0 neering Со.
V 5,00 620 12,5 500 10,0 (США)
уоа 6,0 640 13,1 560 10,75
v'IIl 5,0 1500 8,8
IX 5,0 1650 7,8
Ал ьнико: 10,5 515 7,28
VI 3,75 650
УН 2,75 1050 7,2 690 4,00
Х900 1,80 850 6,5 540 3,30
1 1 ,4 440 7,0 300 4,5
изотропный 1 ,6 560 7,2 350 4,7
Н
изотропный 1,35 470 6,9 315 4,3
III
изотропный 700 6,5 430 3,0 Indiana SteeJ
IV 1,30 Prod uets Со.
анизотроп- (США)
ный 12,5 512 10,2
V 5,25 600
анизотроп-
ный 1 0,1 543 7,0
VI 3,8 750
анизотроп-
ный 13,4
VH 7,5 730
анизотроп-
ный
Ал ьнико:
1 1,4 425 7,0 310 4,5
11 1,6 530 7,4 340 4,7 Genera) Mag-
111 1,4 475 7,0 310 4,5 netie (США)
IV 1,3 700 5,3 430 3,0
V 5,7 640 12,8 540 10,6
Mar лой: 645 12,7 530 10,0 Plessey Со.,
1 5,3 Ltd. (Велико-
2 1,70 750 10,7 540 7,4 британия)
5 1,25 560 7,7 I 400 4,25
1 б]
п apaмeTpы зарубежных .материалов
59
58
Характеристики .мaeHиTHo TBepдЬlx .материалов
[ r А. 1
Продолжение табл. 1 11
Марка I (ВН)тах' НеБ' Э Б r I H Э Б d , Фирма (страна)
Мfс.Э кfc KrC
Тикональ:
190 2,95 740 8,0
360 3,4 710 10,75
450 4,12 . 1300 8,5 ---- Valvo (ФРr)
500 4,65 620 12,65
600 5,65 650 13,2 ----
700 6,5 670 13,1 ---- ----
750 7,25 740 13,7 ---- ----
Марка (БН)mах' НеБ, Э Б" Kr с Hd' Э Bd' I Фирма (страна)
Мfс'Э KrC
Продолжение табл. 1 11
.
6
7
8
10
100Х
1,25
3,3
4,4
5,8
6,5
480
720
1250
700
730
6,2 300 4 , О
9,5 730 6,25 Plessey Со., Ltd.
9,0 800 5,5 (Вепикобрита-
12,9 560 10,4 ния)
13 , 4 600 1 О ,8
ТИКОН ль:
ХХ 9,0 1400 10,6 ---- ----
аХ 7,5 . 720 13,5 625 12,0
G 5,7 583 13,48 520 11 ,0
С 5,0 680 12,50 520 9,62
F 4,8 600 12,40 480 10,0 Mullard Over
Н 4,5 670 11 , 80 545 8,27 seas Ltd. (Be
Е 4/1 740 11 ,07 550 7,5 ликобритания)
Д 3.8 600 12,0 420 9,0
К 3,6 1150 8,50 775 4,65
Реко:
2А 1,92 1000 5,50 600 3,3
3А 1,7 645 7,20 390 4,35
Альни 1,25 490 6,2 340 3,65
AJМ»KoмaKC: English Steel
11 4,5 575 12,4 450 9,6 Magnet Corpo-
111 5,1 675 12,5 500 9,5 ration (Вели-
IV 4,3 750 11 ,2 535 8,0 кобритавня)
АJlЬНИКО 1,7 550 8,0 360 4,7
Коэрцит: 425 7,0 275 5,0
120R 1,4
120К 1,22 600 5,9 385 3,3
160 1,70 690 6,5 440 4,0
190 2,1 725 8,0 450 4,9 Fried Krupp
220 2,3 1225 6,3 650 3,55 \\iidia-Fabrik
330 3,1 750 9,15 490 6,05 Magnetwerk-
350 3,7 1150 8,25 715 5,0 stoffe
400 4,15 610 11 ,5 475 9,0 (ФРr)
400К 4,05 815 9,97 560 6,6
450 4,4 1200 8,35 740 5,6
500 5,0 650 12,0 515 9,5
600 5,85 720 12,5 580 9,8
700 6,75 750 13,25 580 9,5
Эрстит:
190 2,1 820 7,5 485 4,4
300 3,1 820 9,15 515 4,4 Deutsche Edel-
450 4,4 1300 8,6 825 5,25 stahlwerke Аа
500 5,0 650 12,05 515 9,65 ( Фрr)
600 5,85 710 12,5 590 9,95
700 >6,2 >700 >12,5 >580 >9,9
Тикональ 5,0 1450 8,5 Allevard Ugine
1500 (Франция)
Перматит: 700 12,5 550 10,2
600 6,5
500 4,5 630 12,0 500 9,5
400 3,8 610 11,2 470 9,<1 B6her, Gebrfider
350 3,3 1150 8,4 700 5,2 and Со.
220 2,0 1000 6,2 570 3,6 (Австрия)
190 1,8 760 7,5 440 4,5
160 1,5 700 6,6 420 3,9
120 1 , 1 630 5,8 380 3,4
I I I
60
х аршстерuстulСU MlUhutho-твердblХ .материаАов
[r А. 1
Таблица 1-12
Параметры pив04 раз нuчивания етаААокерамuчеСlСих
(синтетuчес иz) сплавов аАьни U аАьнико по дaHH M TaA020в
, UНOCTpaHHblX фирА4
1-6]
П apa eTpы зарубежных aTepийAoв
61
П родОАжение табл. / -12
Ал ькомакс:
11 3,6 11 ,0 550 J 8,5 425
111 4,1 11 ,0 620 8,8 465 Murex (Велико-
IV 3,5 9,5 725 7,6 530 британия)
rикомакс 2,6 8,1 810 4,9
Альни 1 , 1 5,6 520 3,4 294
Альннко 1,6 7,0 550 3,6 445
rико акс . 2,6 8,1 810 5,1 510
Алькомакс: Darwins Ltd (Ве-
11 3,6 11,0 550 8,5 425 лнкобритания)
111 3,2 11 ,3 620 8.8 480
IV 3,5 9,5 725 6,8 515
Марка (ВН)тах' 8,. НеВ. Bd' Hd' Э Фирма, страна
мrс.э юс э иrс
......
Альннко: VEB Hartmetall-
160 0,72 7,3 470 3,36 216 stahlwerke AG
400 3,75 10,5 550 8,46 443 (ФРr)
Эрстит:
120R 1,4 7,3 435 5,0 275
120К 1,25 5,9 640 3,3 330
160 1,7 6,5 705 3,95 430
220 2,3 6,1 1175 3,55 650 Deutsche Edel-
190 2,6 7,5 820 4,4 485 stahlwerke AG
300 3,1 9,15 820 6,0 515 (ФРr)
350 3,7 8,25 1125 5,1 715
400 4,15 11 ,5 610 8,9 475
400 3,65 . 9,8 750 6,9 530
Марка (BH)maz. Br' НеВ, Bd' Hd' Э Фирма, страна
Мfс.Э KrC Э ЮС
Тикональ 4,2 11 ,07 620 8,93 470 Mullard (Велико-
Альнико 1,5 7,0 550 4,5 330 брнтания)
Альнико:
11 1,45 6,9 520 4,3 340
IV 1,20 5,2 700 3,0 400 Indiana Steet
V 3,50 10,5 600 . 7,8 450 Products Со.
VI 2,75 8,8 800 5,5 500 (США)
Индаol1лоА 0,9 9,0 240 6,0 150
Алыiико:
11 1,5 7,2 550 4,40 340 . ..
IV 1,25 5,5 730 3,10 Crucible Steel Со.
400 ( США)
V 3,8 10,5 600 8,15 465
Таблица 1-13
Параметры характеристики раЭJlа2ничиван.ия ма2нитно-тверды.х
интерметал.лических соединений по даннbU4 1СатаАО20в
иностранных фирм
Материал ( ВН)тах' В,.. KrC НеВ' кЭ НеМ Фирма, страна
мrс.э кЭ
EC-16 15 17 7,8 8.4 7.5----8,0 14 16 TDK Electro-
SmSor» EK 20 19 21 8, 9,2 8,5 9,O 12 16 пics (США)
ЕК-24 23 25 9,7 ----10'2 9,0----.10,0 10 16
.
Sm-Pr-Co 26 10,3 ... 15 HitaC'hi Metals
(Япония)
62
"'7
...... :о
со
::f,g
= <::>
t=: s::
\о
СО <::>
Е- ci
:::t
<u
1s
:о
<::>
:::t
::r
:::t
<::>
s::
<::>
:.с:
... :::t
-э-
...
Е-. .о
I
<::>
E-.
:::t Е-.
(\)<::>
:::t
;::s<::>
(\)
<::>
Q)
:::t
;a>E-.
;::s
о)
;::s
::::t
Е-.
::::t
'с
:а
Q.
х арактеристики MaeHиTHO Tвepдыx материалов
()
"-
Q;}
(t)
ci
......
:r::
.......
о
'"'
1
<')
о::
CQ
и
с::
:1:
...
81
..
Q,
tQ
:€
=
са
са
:1
Q,
:1:
е
(t)
:х::
(1)
:х::
r--.
I
LC
О
......
I .
1.0
О
LC
I
LC
......
О
I
c't:)
О
Е-<
с,)
со
J:;:
с:
о
::OS
с.
foe
0'#
('t)tr.)
а........
х
(l)
о. о..
(l) 66
t:{ ..... о
= "'с U ""'"
:r:: с\3 I D::
......... р:;' (l) ::
rf) """'" с\3 g.:::f
Q. :?3 ...........:I:
. .... 1::{ s::: со
=...... (/) o.
; (--о с,) е
t:; =p:;' .........
I
c't:)
О
.....
I
LC
.....
LC
.....
I
LC
c't:)
.....
LC
О
I
о
foo foo
с,) U
СО со
1=:
t:: с:
О О
:g :g
о. Q,
o"i!/f!!. 0..0
... О 11) c:r-
0....... а..
C\I
I
("t)
00
.....
I
О
.....
I
1.0
LC
LC
tC
О
I
LC
О
foo
с,)
CIII
t=:
с:
О
::OS
о.
(l)
foo
I.t)
'9?р-
r:::{LC
Q.
2
о
о.
о..
cu
е
C\I
I
LC
C\I
О
c't:)
I
00
О
I
I
О
("t)
.....
...
о
r--.
I
c't:)
I
I.t)
с.о
<о
о
I
LC
LC
О
oq.
.....
I
C'I':)
foo
(,)
t:;
с:
о
::s
Q.
с)
foo
'#
0:=
I I I
LCOLC
O')
..... ..... О
O
..... ..... .....
OOLC
LC
000
..... .....
.....
Е-<
=
о..
О.
(!)
foo
(,)
('i:S
а:;
t::
foe
==
о..
с..
cu
-&
о
Е-<
и
са
а::
с:::
l б]
[Тл. 1
(!)
t::
'БD
::>
"'с
"'"
с\3
:>
(!)
6
=
t:;
(1)
e:Q""",
.........
=
....::с
('i:SCO
......Е-<
......::
::30.
\O
""'"
::
::f
:I:
с\3
О.
е
I I I I
LCO
.. ...
C'I':)
OC'l':)OLC
oq.... ci Ф.
..... ..... ..... .....
LCOOO
...... ..... о') .....
..... ..... .....
о r--. LC о
r--. oq. C'I':)
..... ..... .....
LCOOO
LCC'I':) LC
.. .. .. ..
..........
<OLCO
<о c't)
... ... .. .
000.....
OLCLCO
LC("t).....LC
.. .. .. -
00..........
==>
.....
foo
(,)
са
t:;
('i:St::
::r: о
::: ;:!s
(1)0.
QJ(l)
о..Е-
foo
с.)
COfoo
t:;C.) СО
С:СОсо::с
ot:;::c=
::sc:=('/)
СоО(l)(1)
ф::oS(l)о.
foo о.. 0..0
tO(l)o
LCfoo .....
' . .
8::{ a..o..
и
cu
а::
-&
=
о..
а.
е
со
=
со
::Е:
Параметры зарубежных материалов
.
о
=
t=:
Q)
e:Q"""",
.........
=
(1)Х
f/}co
rлЕ-<
(1)=
...... о..
а..\О
1.0
О
....
о
.....
.....
.....
()
:.::
о
t:;
(1)
(1')
rf) """'"
.....t:(
2=
aJ:=
g
.....
ii"""
со .
-a
..... .....
:r::
I I I I
..... OO
lill
OLCLC
"'0 ... ...
...... ..
.....
LCOOOC'l':)
........
..... .....
I I I I
("t) (о LC .....
... ...r--. ...
.......... ... C\I
.....
OC\l
LCФ.....
.. ... ... ...
000.....
I I I I
LCLC oo
("t) ...
"'00
00
СО
:=
=
о)
cu
с.
СО
:=
=
CI)
Q)
а..
СН,",
C'I':)
::E: ::E:
er:
I I
LC
("t) о
...... ......
( I
ф
..... О
(о C\I
...... ......
I I
O
(ОC'I':)
00
I I
C\I
00
:.::
=
foo
(,)
СО
t:;
(f)
<са
С.)
>;:
.....
CJ
Q)
@
..... о
....."""'"
rл......
..... со ::
..о....::с
=,00
2 Е'с:
..... о
u"-'
I I I I I I I
C\ll.Ooooo o"",
(О... о? О...",,: I I
OOO.......... O')
...
"'0
.....
00
LCO
ooLCOO("t)
r--.... О... C'OI... LC... t-: I I
O.................... oq.
c't:) ...
...
.....
r--.
O
О .....
I I I I I I I
c't:) .....
...
... .....
О
СО
:=
=
(1)
(l)
а..
..... "'I:f'ILC(O
OoOOOOZ
O ti Ii Ii Ii Ii 0.. 0 '
0000 О
63
"""'"
rf) ::
CJ ::с
..... о
s::: с:
O
Z'--""
с,)
(l) .
...... "'с
.....
СО
E--U
00
C'I':) C'I':)
O
..... C\I
I I
c't:) 00
..... ......
r--. C'I':)
.....
I I
1.0 .....
..... C\I
(O
О.....
I I
a.Q О
о .....
со
::с
I:Q
=
Е-<
:.::
СО
(l)
о.. со
О::с
::OS=
0.(1)
(l)(!)
(...с о..
МСО
И
.64
х араICтери.стиICи .мшни'1ШJ-rвердblХ м.атериаАОВ
(rA. 1
..
....
,
....
......
!
t
....,
;
111
е
i
...
-
;s
ti
и
i
Q.
t::
о
('t)
:Z:
...............
cf)
::111: Ф
о
::t:
...............
и
t... О
::111:
i...
Cf) c\t
l'
......С)
::t:i О
............... ...............
CII:
=
CI'
::s:
Е-о
41 с)
Ef
с::
» с:
tfI О
а:: ::1
IQ Q.
<J Q)
с: f--4
111
...
:11
со
::111:
...
со .
Q.
со
CII: Qi
=
= 'u-Q
О 8,....
С (/)-:
8 о::
ОfЛ
... .... ::s:
... =
е... о
о :JCU с:
fI) tJ::.
I I I I
c-t..
...... ...... ......0
...............
......
..
...
O r.o.. I
.. -
...... c\t ......
...
о
c'f:)
.oQ
.. .. ё.ь
00
c'i
о
80
= = с::
::s: ::s: О
с")
с") Q) :1
Q.. U
... c\t <C;Q
ZZ ... .....
. .
(х(х :€::E:
(х(х
tI)
CJ
'6
О
.t:
......
.....
...
:::t::...J
Q
U
CII:
....:1:
. ::
...0
"'с
o:t
"о......
t:
<
Q ..
00
U
.
..с
u..
.
QI
Q.:a
Q. ....
:J
...
:::t:::cQ..
"""e
Q) lOO\OOiI ......
'i:
u.. (,j 'С
. .
..... .....
..с:.... ·
..a
..... 4)"o
CC:
r.'.... :S
"' e
..c:<.c.1::
CU O,,-
... cp..
:J.....c .a.
и... v
!o-':;.fЛ.........
с:
с:
о
cn
]\
80
-...
... """"
J-..
!,
М...... U')_ U').. .о.. М_ ..
.. ..
LC c\t ... ... ........................ O U')
Ф- Ф.. 1 1 1 1 I 1 I .. Ф.. М.......... 00..
... ...... LOM MMMC\tM 00...................
...... ...... .... ..A
........................ ......
or.o u')u')u')фсю
- .. А .. .. А ..
01.0 c\t ...... ............................. ......r.o U')C\t
...... ..... I I r I I I I
.. А .. А А ..
C\tC\t U') "I:t' сюООсю......О 0...................C\t
.. - .. А А .. ..
...... ... ..... ...... .... c\t c\t
or.o tl3 tl3.....00
g А А А ... А ('t)oo go
000......0
I I аы 1.1 I ....C\t а()...
.. .. А...АА"
...... ... U') .. u:. cn_ .. 00000'"
.. ..
00 00000
о - .
=
cu
Q.
с: foe E-оЕ-о
О Е-о
с") с) С)С) CJ
:s: ra
с:: с::С:: с::
C: «'C:5 C: «s
= =0 :СО =0 ::а
::s: ::s:::I!! ::S:Q.:I:s::a.. :с
С")о:: Cl)о. gз g. CI)
Q) CUQ)
Q..I:D Q..f--4 Q..t:::{f--4Q..t:::{ Q..
(,j (,j (.IJ Q.
fl)c;Q с) Е-о = g;!lt1
=-= :s:
О С::
Q. :s: U
cn :.:
о
О 8-
с
u
.. о.. I I
('f) м
I I I I I
1 б]
. Пара.метры зарубежныlx .материалов
65
C
P./.
8
tJ
.... g. «s
а/. с::
"'" cc:s ()
......,.:.1:
... ... 1: о
].i.cg
щ.:а.:! ......
...
' f
,
... ...
... ...
..
... ....
.. ..
.... ...
... . . ,.... .
-Ф..
C>
оо
. .
«1
=
-:s:
t')
cu
Q..
5:
c;Qc;Q
5----64
LC
....
I ......
..... со
:l:
«s со
Q.
::::1 ...
и
::s:: ....,
с:: со
:Е
\о <::) Q.
«s С ::с
!\> е
f--4 с
е-.
:С
2$ cf)
c::s ::t:
t't:I
с
<х:)
с
сх) и
c::s
IX:)
1::
).(
:C
CX)
с ::
:С-е- cf)
и
::t:
c
!\>
:: <J
c::s
Q. ...
е-.
u
;:s
Q.
c:u
... Cf)
1("
......f-4
Q. :Z:
:ё$
Q.
е-.
c:u
Q.
t:: со
:Id
Q,
со
I bl!
6..-... t:
""'< 'i:
::а Q)
Q)
Q)U t:
........ .&.........
(/) . с<
о t.I-13
U "'Cu
«s(/) с........
..... ......
"'С() t: .
t: ::S ""' о
"'с U
LC 8 о LC О О
О r.o
"11" м "11" ...-4 ......
О О "I:t' О c\t
"I:t' c\t "I:t' "I:t' с.о
О. о о о о о
о о о ..... LC LC
LC LC
"I:t' "I:t' "I:t' "I:t' LC
Lt') м U') м ф
('t) 00 LO о
.. м о
.... о -
.... о о ......
.........
..а
,......
о о
::.::: ::s
«s о
........ ........
.... .:s: -=
Q) 11) о о
О О с:: с::
-е- -е- ::.::: с:: с::
::s:: ::s:: ::s: :s: «s «s
= = = :r: ::.::: ::s
>. >. >. :s: Q)
са Q..
67
66
Характеристики Atae!iUTHO-твераblХ материалов
[Т л. 1
1 7]
Расчетные характеристики размасничивания
уменьшать объем и массу тех изделий, в которых они использу
ются. Маr'ниты из композиций (табл. 1-14) находят довольно широ-
кое применение в rерметизирующих устройствах блаrодаря своей эла-
СТlfЧНОСТИ и в электрических микродвиrателях блаrодаря леrкости
механической обработки. Деформируемые сплавы (табл. 1-15) слу-
жат в основном для изrотовления роторов rистерезисных двиrателей,
а также проволоки и ленты для маrнитной записи. В производстве
постоянных маrнитов они существенной роли не иrрают
1..7. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗМАrНИЧИВАНИЯ
и ХАРАКТЕРИСТИКИ МАrнитноrо ВОЗВРАТА
ДЛЯ МАТЕРИАЛОВ, ВЫПУСКАЕМЫХ В СССР
Расчетными здесь названы такие характеристики материала, по
которым можно вычислить (в пределах точности расчетных формул)
rарантированные значения параметров маrнитной системЫ при усло-
вии, что свойства материала в любой точке маrнита отвечают требо-
ваниям нормативноrо документа (rOCT или ОСТ). В соответствии
с этим расчетные кривые должны характеризовать материал с наи-
худшими допустимыми зна-
чениями параметров, т. е.
CTporo проходить через все
три точки (НСВ, ВТ И Hd,
Bd), определяемые норма-
. тивными документами. Из-
rотовить образец, точно от-
вечающий этому требова-
нию, практически невозмож-
но. Поэтому в норматив-
ных документах расчетная
характеристика должна про-
ходить через нормирован-
ные точки, сохраняя тенден-
цию характеристик, снятых экспериментально. Однако лучшие ре-
зультаты (см. 1-8) дает предложенная в [1-8] аппроксимация ха-
рактеристики размаrничивания двумя прямыми и дуrой окружности
(рис. 1-21). Здесь для построения характеристики размаrничивании
не требуется таблица координат контрольных точек, а достаточно
знать координаты только двух точек: точки А пересечения продолже-
ний линейных участков и точки Ц центра дуrи окружности.
В момент выхода первоrо издания справочника ни в одном из
нормативных документов не приводились характеристики размаrни-
чивания. В настоящее время в новых нормативных документах
(rOCT 17809-72, rOCT 21559-76 и ОСТ 11707002-76) характеристики
размаrничивания представлены, но, к сожалению, не снабжены таб-
лицами координат контрольных точек и выполнены в мелком мас-
шт бе. Поэтому при построении характеристик размаrничивания всех
основных маrнитно твердых материалов (рис. 1-22 1-55) во втором
издании справочника использована аппроксимация характеристики
размаrничивания двумя прямыми и дуrой окружности.
5*
......
I
......
о
.......
u ;;
:z:
Q3 ..... Q) е
! Q) ,-",
,,-...
fJ) 0..С\3С) (.....
0..:;: ::::
! < ;j З е
11:1 ..... rf) -......
е (.)а ""'.:.::
Eu ..0 (.)
ct с\3
u----- >
с> с>
cf) ф ....
с> с> u') О О 1.0 о о
r--- CD "11" 00 J I u') u')
::х: ..... C'I') .... "11" "11" .... О .....
с.о \с
C'I')
о
()
о u')
1.0 о) о "11" r--. ..... 00 о
.. .. I I
1.0 сх) CD C'I') "11" "11"
(,Q ..... ....
ф r--.
cf) о о
сх)
о о о с> о о с> C'I') о о
о u') C'I') .... u') fВ с.о I I о о
C'I') cof r--- "11"
:з:: о о
.... C'I')
C'I')
(;';1 с>
..
() u') (;';1 .... r.D
J-.. с> О с> "11" C'I') r--. C'I') ..... ..... .... о
1... о> с> о C'I') 11) at:) r--- о! I I C'I')
.... .... 1.0 "11"
.. .....
с> о>
.....
Cf) с> 1.0 Ф u') r--. C'I')
Е. с>
.......() с> О ..... сх) ф сх) сх) I I u')
:r: .. .. .. ..
..... C'I') .... о о .... о сх) r--. .... о
..
..... ....
........
е
::е
...... е с\3
е :.::
tI:: с\3 Q -----
::s А f'o-
----- е с\3 ::r: (.)
----- ::&::
:t: ,,-...
----- е е Q)
с:: f--o с::
-= -= -= с\3 е с\3 .е-
е е е t: CQ Е-<
с:: с:: с:: е -...... е :с Е-< е
:s:: ь
с:: с:: с:: ...... :3' f--o о.. Q) ::f Q)
"" ::s: ...... ...... о... t::: с:: о.. :с
); :r: (т) (т) '""
:z:: :s:: Q) >. е о са
C;Q C;Q :;:
'о
Q)
::s
<::>
tt:>
<::>
t:::
.,"
,,"
,,""
,,"
/"
Н ,,-,"
Но Н СВ
Рис. 1-21. АппроксимаIJ.ifЯ кривой раз.
маrничивания.
о
68
Х араICтеристиICи MйZHиTHO-TBe рдых материалов
[ТА. 1
Расчетные характеристики размаенuчuвания
69
1 7]
ЮНД'f 8
7
.?""
А.&-..... t2
J " '/а "\
// \
\л
/ ,
,,' '\
fQJ
н /
If'A/M 110
ЮНД4
ЮНД8
42
о,!
.10 20 10
О
rll
r
ЮНД8 К./
А, ......' '/
7 7
1/ iJ. r'v\
) \
[7 '\.
'\
/
v
7
н r7
. ЮН те В
i. .
.
Ар
D. V \
tf
.J If' '\
\ /
; ./ \
r
V \
H v" \
Н еВ I Hd I НА I Н ц I Н К I НеМ W
кА/м I КДЖ/М'
40 , 22,7 , 24 I ---32 , 7 I 42,2 , 3,6
ВТ I Bd I В А I Вц I е п I кв I ( В / H)d
Тп I --- I MKrH/M
0,5 0,318 , 0,355 , ...0,143 0,21 , 6,04 12
ТЛ
o,s
o,s
0,*
0/1
о,]
0,8
0,2
0,'
а)
кА/м 40
о
30
20
10
IIА/н 50 'НJ 30 20 10
Тл
0,7
ЮНДК15 0/
7
/
КrI
/
А'"
А) 7d
7J
"-,
/ ......"" А
f------
" I ........
............ ) "
7 "-
т
7 н
Тл
0,7
D,G
0,6
0,5
o,
о,,,
0/'
0,8
0,8
o,z
0,2
0,'
0,(
О 6)
кА/н 'НJ JO 20 10
о
НеВ Hd I Н,4 Н ц Н К НеМ W
/ I кДж/м3
кА/м
58 I 30,7 26,4 ---24 I 12,5 I б2, 4
ЮНТС I I I
ВТ Bd В А Вц е кв (B/H)d
л
ТЛ I I MKrH/M
> I I 7---10
0,43 0,261 0,325 .....() , 43 0,32 3,98
Н еВ I Hd I Н А I Ни I Н К НеМ I w
кА/м , . КДЖ/М'
44 , 26,5 I 26,5 , ---22,5 I 10 , 45,5 I 5,1
ВТ I Bd I В А I Вц I Оп I КВ (В/ H)d
Тп I --- , MKrH/M
0,6 0,385 0,445 0,02 0,215 5,85 lз--..16
Н еВ Hd I НА I Н>! I Н К НеМ I w
кА/м I кДж!м З
48 I 27,5 I 31 , ---60 I 17,5 I 50 I б
ВТ I Bd I В А I Вц I ел I кв I (B/H)d
Тл I --- I MкfH/Ы
0,75 I 0,44 I 0,42 I ---о, 175 I 0,12 I 10,6 I 15,5---18,0
ЮНДК15
Рис. 1 -22. Характеристики
а --- ЮНД4 н ЮНД8;
размаrничивания альнико.
б --- ЮНТС и ЮНДК15.
70
х арактеристиICU М,а2нитно-твердых .материалов
[rл. 1
* 1 7]
Расчетные характеристики размаzничивания
71
rл
ЮНДК18 8
",....,
к
,р"
А.р ... К
...
v'/ IPd \
. V \
' \.f\
.............
'L \
j \
\
Н V
кА/м 50 110
ЮНДI<18
ЮНДI<t8С
10
20
'О
rл
ЮНДК18С 8
б-r
1( "..-
r---------A-f-
, 7 \
Vd \
I \
I Ц
I
I
I
н 11
ЮN13J.. ;2LfС B<#f
'1<
11 ...?
IPri "-
н
"О
1,0
о,в
0,6
0,6
0,&
0,'1-
o,
0,2
0,2
о
10
о
кА/н *0 JO
20
кА/н
20
10
JO
Н еВ Hd I НА I Н ц I Н К I НеМ W
кА/М I КДЖ/М!!
55 I 33,3 I 36,5 I 7,5 , 17,5 , 57 , 9,7
Br I Bd I В А Вц I ел кв I (8/ H)d
ТЛ I --- I MKrH/M
0,9 I 0,58 I 0,63 I ---0,43 I 0,17 7,4 15---20
rл
f,Z
1. \1 jj,
к B:
I1k "..-
I!d'
IoЦ
н
Тll
't 2
1,0
(,О
0,8
0,8
0,6
0,1
О,If
0/1
Q,2
О,!
о
(О
о
кА/м 50
O JO
20
НеВ HJ НА I Н ц НН НеМ W
кА/м I кДж/м3.
36 I 33,5 I 35 I 26,5 I 30 I 36,1 I 8
ЮНI3ДК24С I I I
Br Bd ВА Вц ел кв (B/H)d
Тл , ... I MKrH/M
1,30 I 1 ,075 11,11 1 0,98 1 0,23 1°,43 I
НеВ I Hd I НА 1 Н ц I Н К I НеМ I .W
кА/м I кДж/м'"
40 I 37,5 I 39 I 28 I 32,5 I 40,1 I 18
ЮНI1ДК24 I I I I I I
Br Bd ВА Вц ел кв (B/H)d
Тл I ... I MKrH/M
1,25 I 0,96 I 1. О I 0,84 I 0,2 I 6,41 125. О 27 . 5
НеВ I Hd I НА I Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м I кДж/мЗ
44 I 35 I 36,7 I 20 , 27 , 44,4 I 14
Br I Bd ВА I Вц I ел I кв (В/ H)d
Тп , ... I мкrн/м
1,1 I 0,8 I 0,86 I 0.67 I 0,19 I 6,54 22 28
Рис. 1-23. Характеристики размаrничивания альнико ЮНДК18 и
ЮНДКI8С.
Рис. 1 24. Характеристики раэмаrничивания альнико ЮН 13ДК24С
и ЮНI3ДК24.
72
х apaICrepUC'lUKU .мa2HиTHO Tвepдыx ЖJтериаЛО8
[rл. J
J 7]
Расчетные характеристики раэ.ма2ничustlния
.73
НеВ I Hd I Н А I Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м , кДж/м)
48 I 41,5 1 45,4 I 26,5 I 33 I 48,1 1 18
н 14ДК24 t I I I I I
В, Bd ВА Вц ел КВ (B/lf)d
Тп , ... 1 MKrH/M
1,20 .1 0,87 0,9 0,61 0,19 6,6 20---22
ЮН 1'1),К 2;" 11 8
8* f ( 7
к 1.----"
,;fТ
А ,.....
/t \
\
I\.ц
н
KA/If
O
JO
20
10
ю
Т"
r
ЮН 15ДК 2'+ 8
e-rt v
V....
"...,
"
А ".... ""....
rd " 'ц
J н
8
ЮН1lfДК2lfТ2
".., V
6-!
v
A-i L.--p К
J V"d 1\
1I \
I \
/ r\
V \ )Ц
/
/н
rд
(,0
(.(}
0,8
Л,'
0.6
0,;
0,11
аlJ
0,2
4z
О
10
О
кА/м 110
SO
20
хА/н 50
'10
20
10
.10
ТЛ
/( 8:f(H) В
7,z
d Ц
ЮН1ЗДК25А
Н
о
rл
f,Z
f,Z
',0
1,0
0,8
0,8
0,6
0,6
0,'1-
0,*
az
o,z
о . КА/м 110 JO
20
10
НеВ Hd НА I Н ц I ЯК НеМ I w
кА/М I кДж/м!.
БО 41,4 45,5 20 ' 61 15
В, Bd ВА Вц КВ (В/Н) tl
Тл I I MKrH/M
.
1,1 I 0,725 1 0,725 I 0,22 1 0,15 I : 8,24 I 16---19
ЮНI4ДК24Т2
НеВ I Hd I НА '/ Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м Iкдж!мз
52 47 48,,3 з8 43 48,1 18
юн 15ДК24
В, Bd ВА Вц ел КВ (В/ Н) d
Тп ... MKrH/M
1,15 1 0,767 I 0,79 0,63 0,17 7,45 15---17
Не В I fid I НА I Н ц I Ни I НеМ I w
I
кА/М КДЖ/ М3
44 1 42,Б 1 43,5 I 40 r 40 1 44,01 I 28
В, I Bd I ВА 1 Вц I ел I кв I (В/ H)d
Тл I ... I MKrH/M
1,4 /1,32 1 1,34 I 1,27 I 0,91 1 1,38 I 27,5---30,0
ЮНI3ДК25А
Рис. 1-25. Характеристики размаrничивания альнико ЮНI4ДК24 и
ЮНI5ДК24.
Рис. 1-26. Характеристики размаrничивания альнико ЮН14ДК24Т2
и ЮН lЗДК25А.
74
Характеристики маенитно-твердых материалов
. . в-rfrн, ...J!.-
.......
к ---- ......-. .....
А ---- ----
?;)
оц
н
КА/н 'НJ
3О
ZO' 10
[Fл. 1
1 7]
Расчетные характеристики разМCl2ничивания
75
r/f
ЮН 13ДК25 БА 8.:r1(H) ""8
f------
,.............. 0J J(
\
:>ц
Н
1. ЮНllfДК25БА I В/А
8.: ((Н)
A..J /(
. 1,2
; ;; \
\
1,0
Ц
0,8
8,6
4"
2
!L
IЮН15ДК25БА 8,Тл
IK b-r(нL ........ ........ ......
A 1,2
;>o--'"' ........
..;. .....-
I t; \
, 1,0
Ь 0,8
Ц
8,6
0,"
0,3
н
ТЛ
f,Z
1,2
(,0
1,0
6
0,6
0,1
0,6
а".
0,'1
Z
42
о
о
кА!.., 50 "О JO
20
'0 о f{ А/н 50
110 30
20
fO О
кА/м "О
20
30
(О
Не В I Н d I НА I Н ц I Н К I НеМ' W
кА/м I кДж{м 3
52 I 48,3 , 49,5 I 43 I 43 I 52,5 I 28
В, I Bd I ВА I Вц I Ол I Кв I (В/Н) d
Тл I --- I MKrH/M
1.35 , 1,16 , 1,19 , 1,07 0,39 3,23 24 25
ЮНI4ДК25А
ЮН14ДК25БА
НеВ I Hd НА Н ц Н К НеМ W
кА/м I кДж/м3
58 1 48,3 50,5 I 40 1 40 1 58,6 1 28
В, I Bd 1 ВА , Вц I ел 1 Кв I (B/H)d
Тл I ... 1 MKrH/M
1,3 I 1,16 I 1,21 I O, 1 0,705 1 1,78 121,5----24,0
НеВ I Hd I НА Н ц I Н К НеМ W
Н еВ I Н d I НА , Н ц I Н
к
кА/м
48 I 45,5 I 47,5 I 39 I 40
ЮН13Дl(25БА
В, I Bd I ВА I Вц I ел
Тл I
1,4 11,23 1,27 I 1,12 I 0,46
I НеМ I w
1 кДж/м З
I 18, ; I 28
I Кв I (B/H)d
I MKrH/M
2,74 I 26,5----27,5
Рис. 1-27. Характеристики размаrничивания альнико ЮН14ДК25А
и ЮНI3ДК25БА.
ЮНI5ДК25БА
кА/м
I кДж/м!
62 53.31 55,5 42 45 62,7 28
В, Bd ВА Вц I ел кв (B/H)d
Тл
I ... I
MKrH/M
1,25 1.05 1,12 0,84 0,537 2,34 11б' 21'5
Рис. 1 28. Характеристики размаrничивания альнико ЮН 14ДК25БА
и ЮН15ДК25БА.
76
Характеристики жа2нитно-тsердых материалов
[rл. 1
1-7]
Расчетные характеристики раз.маеничuванц.я
77
I юндк 31ТЗ6А , tJ!! !Js
K .....
1.......
At" .... /
I './а
iJ '"
У '"
""
"-...
и.
H'j
кА/'" 80
60
40
20
НеВ I На I НА Il. 1f K НеМ I w
кА/м I кДж/м3
96 159'3 I 70 5,5 27.5 I 102 I 16
,
В( I Bd ВА I Вц I 8.11 I КВ I (BIH)d
Тл I ... I MKrH/M
0.75 I 0.54 0,595 .I9З I 0,45 2,78 8---1 О
r"
. i . IQ.НД'! 81 [5 r r 8
. ,$о ,
/( t.....--'
.,р ....
1? 7"
'1/ d \
! \.
/,L/ \
)t \
н J '\
юнДкЗ5Т56 8
К
:/
А ..............
; ./
//
J'/ '"
...
11 '"
J '"
7 н "
ТЛ
1,0
(,О
0,8
(1,8
0,6
6,6
,
0,4
o,lf
БА.... 80
60
/JO 20
0,2
0,2
О
20
о
I{A/H
80
40
60
НеВ На НА Н ц Н НеМ W
к
кА/м кДж/ м З ЮН Д К35Т5Б
92 71.21 85 32.5 50 93;5 32
ЮНДК31 ТЗБА I I I (В/Н)d
В, Ва ВА Вц 8 л КВ
Тл I I MKrH/M
1,15 0,90 I 0,95 0,50 I 0,53 2,35 11 14
ЮНДК34Т5
Рис. 1-29.
Тп
0,6
юндкз'sТS' r 8
к .... н'"
А ..... ?
-1 "" ./
/ 1
/.....
/.1 К
;'
/ ,
"-
)
'\.
/н "
rп
0.'
0,6
u
o,
0/1
0,2
42
о
"
6
кА/и 100 60
чо 10
r 1
:
НеВ На НА Н ц Н К НеМ W
кА/м I кДж/м'
110 \69.21 70 I 11 I зо 114,5 18
В, I Bd I ВА I Вц 8 л К. I (В/ H)d
Тп I I MKrH/M
0.75 I 0'521 0,63 .271 0.38 1.7 I 7.......s
ЮНДК35Т5
в
/ d
НеВ Hd НА Н ц Н К НеМ W
кА/м I кДж/м')
92 I 54,9 I 63.5 I О I 32.5 97,5 14
В, Bd ВА В 8 К (В Н)
I ц I ·
I
0,75 I 0,51 I 0,525 I ,23 I 0,35 3,54 I 3 11
Характеристики размаrничивания альнико ЮНДК31Т3БА
и ЮНДК34Т5.
Тл
MKrH/M
Рис. 1-30. Характеристики размаrничивания альнико ЮНДК35Т5Б
и ЮНДК35Т5.
[rл. 1
79
78
Характеристики М{leHиTHO-Tвepдыx .материалов
Расчетные характеристики раз.маеничивания
1 7]
Н'4/ Ни I Н,М I 1
НеВ Hd Н К W
кА / tI. I кДж/м'
110 I 92 I 92,Б I б6 I 70 1112'5 I 36
ЮНДI\35Т5БА I Bd I I I
В, ВА Вц Ол КВ (В/ Н) d
Тл f --- I мкrи/м
1,02 I 0,78 I 0,88 I 0,6 I 0,83 1,51 8---9
НеВ I Hd I НА I Н ц I Н к I НеМ I w
кА/м I кДЖ/М'
115. 196'8/ 97 I 77 I 80 118' I 40
В, I Bd ВА I Вц Ол I Кв (B/H)d
,
Тл , --- I MKrH/M
1.05 0,826 I 0,90 0,69 0,81 1,55 8 9
ЮНДКЗ5Т55А ' I
K B.:>f(H) .... Щ
А ..... ---- ,,;;.... ......
7 ? 0,8
, d"'\
r\.
I "
"'ц 46
J qf
I
I :
I
Н
't
IfA/H 100 80
60
*0
20
ЮНДI\З5Т5АА
юндкji-ТJМ I B.f(11J fJ,Т1I
. ;,:..;.ooo ',9
А J >--- ......-'---- ....
v:
I "\
I ц
I
I
I
9,8
I 8
ЮНДКlfОТ8
1\,,) /'
ФУ
.",
А;; fТ d
, ".,
.......
V ''\
н / "
0/1-
ЮНДК38Т7
rл
r"
о,'
0,6
o,lf
0,6
42
4%
,
н
кА/н 160 { 120 80
IЮ
о
о . кА/н (60 120 80
I
I н
о KA/1f ШО 80
0,2
1/0
60
IfО 20 О
НеВ Hd I НА Н ц I Н К I НеМ W
кА/м КДЖ/М!
135 84,8 I 92,5 б9 45 145 18
ЮНДКЭ8Т7 I
В, Bd ВА Вц ел КВ (В/ H)d
Тл мкrи/м
0,75 0,425 0,44 0,27 0,41 3,35 4,5---5.5
I I
ЮНДК40Т8
НеВ I Hd НА Н ц Н К НеМ W
кА/м I кДж/М.
145 I 94,8 114,5 ---38 80 I 150 18
В, I Bd I ВА Вц I ел кв (В/ H)d
Тл I --- I мюн/м
0,7 I 0,38 0.327 1....0 · 38 0,39 I 3,26 I 3,5 4,5
Рис. 1-31. Характеристики размаrничивания альнико ЮНДК35Т5БА
и ЮНДК35Т5АА.
Рис. 1-32. Характеристики размаrничивания альнико ЮНДК38Т7 н
ЮНДК40Т8.
80
Характеристики Ata2HUTHO-f'8ераblХ материалов
[Тл. /
/ 7]
Расчетные характеристики разма2ничивания
81
J 8
6* '!)7
/""
к I/L.'
Av 7
d
-.......: "'-..
-v"
HI
ИМК 1 /
/
.... ?'
А 4Y .... ./
/
J "
/) /'d ""
!/ '\
Iv
I \
1/ '\.
J
7
н I
rл
I1I1K 2 8
./
1( V
7
А
71 d '\.
"
) \
V '-
) "
н /
r/f
8л
Н еВ , Hd , НА 1 Н ц , Hk , НеМ 1 w
кА/м Iкдж/м
145 1 1t9 1 131 1 70 1110 I 147 I 32
Br I Bd 1 ВА I Б ц I ел I кв I (B/H)d
Тл I I MKrH/M
0,9 10,53810,50 I 0,28810,4з1 0,2921 4 5
0,8
0,5
O,
<
<
f'L;)
f-.
с>
:::G
:I:
Q
0,6
0,'1
о,ч
0,'1
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
о
кА/н 12D 80
0,1
'ю
0,'
Рис. 1-33. Характеристика размаrНИЧИl2ания альнико ЮНДК40Т8АА.
ТА
ip/
К../"
А1
/' -7
А I ../ 7
F Л
// d '"
/J " 1'\
1/ \
;)
11 ""
j "-
7
J
Н I
кА/н
о
20
'ь
12
8
о
ч
IfA/H
.10 20
10.
НеБ I Hd НА Н ц Н К I НеМ I w
кА/м , кДж/м 3
24 117 .151 17,5 2,2 I 8,6 I 24,34 3
В, Bd ВА Вц ел I КВ (В/ H)d
Тл , , MKrH/M
0,60 I 0,35 I 0,415 ,0б51 0,12 I '10,6 20,6
0,5
0,5
o,/i.
ММК-l
0,3
0,2
0,'
О
Н сВ Н d I Н А I Н ц I Н к I Н с М
/i.0 20
60
кА/н (20 100 80
w
НеВ I Hd I НА I Н ц Н К НеМ W
кА/м I кДж/м 3
128 , 80 I 87 1 100 I 30 1 14а I 16
Br I Bd I БА I Вц I ел I кв I (B/H)d
Тл I I Мк.[н/м
0,70 I 0,40 I 0,44 I 0,4 I 0,42 I 3,0 I 5,0
кА/м
кДж/м
39 I ?'з,3 24,3 I 16 12,5 I 40,5 3,5
MMI<.l1
ММК.2 Bd I ВА I I I I
В, Вц ел КВ (B/H)d
Тл I I мюн/м
0,48 0,30 0,32 ---0,025 0,17 I 7,4 12,9
Рис. 1-35. Характеристики размаrничивания металлокерамических
альнико ММК-l и ММК-2.
б б4
Рис. 1-34. Характеристика размаrничивания металлокерамическоrо
альнико ММК-ll.
82
х арактеристик.и маен,итно-твердых. материалов
[ r л. 1
* 1 7]
Расчетные характеристики раз.мazниtfивания
83
HHK--J
КО/:
.....;
'А J. ,,
..t' <
'А
;'/ d "'-
1;' V\
J "-
11 f"-
J
Н /
кА/н 4IJ 30 20
10
10
мм!( - 3
rA
0,5"
I1MK '1 ./ /8
v
А у V
.-
i/
// d "'" '\
i{ '"
J '"
I
I
н J
/1MK 5 8
/'
к
4
А ..р /" '/
/
.
1/ .J 1/"'\
"'-
IVd "
"! "
'1 "-
I
/
)
н /
НеВ I Hd I НА I Н ц I Ни I НеМ J w
кА/м I кДж/м II
44 I 26,7 I 27,5 I 37 ,5 I 10 I 46 I 4,0
В, I Bd I ВА I Вц I ел I кв I (B/H)d
Т.п I ... I MKrH/M
0,52 I 0,3 I 0,343 I ,23 I 0,20 I 6.44 I 1 J, 2
НеВ I Hd I НА I Н ц I НН I НеМ I w
кА/м I кДж/м 3
40 I 30 I 29.5 I ---13 I 12.5 I 41 I 4,5
.
мм!( -4 I I I I I I
В, Bd ВА Вц е. Кв (B/H)d
л
Тл I I MKrW;M
0,55 I 0,30 I o, 8 I 0,05 I 0,22 I 5.75 I 10
Тп
o,
0/,.
0/,.
0,3
ОД
fJ,Z
0,2
0,'
о,!
о
10
о
кА/11 50 'НJ
зо 20
хА/,., 40 30
zo
rл
0,6
MMK 6
1(/
А "
/;V
A / /
,/d
I ..........
')
i/ N'-
'\.
J """,
/ ....
v
I
н /
0,1
Тл
0,&
0,5"
o,
0,*
0,'1
о,;!
0,1
o,z
o,z
0,'
о
о
кА/н
'10 JO 20
10
НеВ I Hd I НА I Н ц I НН I НеМ I w
кА/м I кдж/м а
44 I 26,8 I 26,5 I ---52 I 5 I 46 I 4,1
ММК-5 I I I I I I
В, Bd ВА Вц ел К Н (B/H)d
Тл I --- I мкfH/Ы
0,6 I 0.35 I 0,43 I 0,22 I 0,2 I 6,4 I 13
НеВ I Hd I НА I Н ц I Ни I НеМ W
кА/м 1 кДж/ма
44 I 25 1 29 I .......{j5 I 10 I 45,7 I 5
В, I Bd I ВА I Вц I ел I Кв I (B/H)d
Тл I --- I MKrH/M
0,65 1 0,40 I 0,415 I O,25 I 0,16 I 8,1 I 16
ММК-6
Рис. 1-36. Характеристики размаrничивания металлокерамических
альнико ММК-В и ММК-4.
Рис. 1-37. Характеристики размаrничивания металлокерамических
альнико ММК-5 и ММК-б.
9*
[ТА. 1
84
х арактеристики Ma2J1,UTHO TBepablX .материалов
1 7]
Pac eTHыe характеристики размаен.ичиван.ия
85
V1HK 7 8
1( ...--.- .....---
. .".о
A..tf ,..
V
i l/' '" I
l/d "-
V '\ .
I '"
1 1"\.
I ц
н
пА/Н "О 30
20
10
ТА
If1MK 8 8
/( ---- ----
........
А 1 .... /'
fll'"
//d '\
"-
'"
Ьц
Н
50
ТЛ
I1I1K 9 К
r .,..
А"'..... "..... v
/
.' /d'"
"} '\.
V v
\
I '\
Н I '\
1,0
(,О
0.0
Q,4
о,в
o,G
0,'1
0,"
'10
20 .
кА/Н 60
0,2
0,2
rA
HI1K 10 I( ".",.
.....
Д .....>: ;;;
I С
I
,V "'"
i' ""
J " 1'-...
Н /
Q
Тл
0,&
o,G
0,"
o,'f
o,z
o,z
Q
кА/Н
*0
2и
80
50
Ни I НеМ
о
кА/11
о
НеВ I Hd I НА I Н ц
"О .10
20
'0
НеВ
Hd
НА
Н ц
Ни
w
80 I 54 61 15 20 83 12
,
В, Bd ВА Вц е.л КВ (В/ H)d
НеМ
мм 1( -7
44
35
В,
BJ ВА
кА/м
КДЖ/М'
ММК - 9
37
16
10,5
5
44,5
ТЛ
Вц
ел
Кв (B/H)d
w
кА/м
кДж/м'
MкfH/M
Тл
MKrH/M
0,75 I 0,45 I 0,5\ I """,24
0,32
3,94
8,34
0,95 I 0,60
0,77 I 0,\6
17,2
0,26
4,9
НеВ I Hd I НА I Н ц I Ни I НеМ I w
кА/м I кДж/м'
40 I 35 I 36,5 I 13,5 I 20 I 40,1 I 14
ММК - 8
В, I Bd I ВА I Вц I ел I Кв I (B/H)d
I
Тл I I MKrH/M
1, 1 I 0,8 I 0,95 I 0,55 I 0,3 I 4,1 I -22,8
.
Не В I Hd I НА I Н ц I Ни НеМ I w
- I кДж/м'
кА/м
100 57 71 ---23 30 108 15
N МК-I0
В, Bd ВА Вц ел кв (BfH)d
ТЛ I I MKrH/M
0,8 I 0,526 0,53 .....() , 55 0,33 I 3,8 9,24
Рис. 1-38. Характеристики размаrничивания металлокерамических
альнико ММК -7 и ММК -8.
Рис. 1-39. Характеристики размаrничивания металлокерамических
альнико ММК -9 и ММК -10.
86
[ r л. 1
.9 1 7]
Расчетные характеристикu разм.аеНИfшванuя
......
Н еВ Hd НА Н ц НН I НеМ W
кА/м I кДж/м'
520 306 463 280 315 800 65
КСП37
В, Bd ВА Вц ел кв (B/H)d
Тл , ... I MкfH/M
0,85 0.425 I 0,793 I 0,55 0.90 I 1.39 1,39
:
НА Н ц
кА/м
475 250
ВА Вц
Тл
0,83 0,21
Характеристики жаенитно твердых материалов
КСЗ7
8
КСП37
J(
--- ....]
Ir --- v \ v
, v I' '" \ I-............
i #\ 1 , со '/
/ 1 \ J
)V 1\ : d
lV '\ / '\
) J '\
'н :j"
0.8
. кА/н
,ооо 100 600 lЮо 200
800 600 400
н
хА/н 600 'Юо 200
Ни I НеМ
w
НеВ
НА
Hd
Н ц
кА/м
кДж/м 3
КС37
540 286 9БО 100 275 1300 55
В, Bd ВА Вц ел Кв (B/H)d
Тл
МЮН/М
О,Т1 I 0,385
0.675 ......(). 575
0,90
1.35
1,35
КС31А
Н еВ Hd НА Н ц Н К НеМ W
кА/м I кДж/м!
560 315 750 145 200 1000 б5
В, Bd ВА Вц ел Кв (B/H)d
Тл I I MKrH/M
0,82 0,41 0.8 I О I 0,98 I 1,30 I . 1,?О
0,9
0,5
Не В I Hd
500
290
КСП37 А
В,
Bd
81
0,8
КСП37А /( p Hsf,1!!).!.
A.J r-------
r-"V . t;:I8"" \t.' v ./
I V 4> ,../
I [7 ;/
I r---..." (1/ ,/
J ! '" v
/ I - """ i'...
t-...
IJ / ' <"" ,
7
J Ц
/н V "'"
4z
rл
0,6
o,G
0,1
0.'1
О,,
кА/н 500 'Юо 300 200 100
8
Н К
НеМ
w
кДж/м'
290
б4О
72.5
ел
Кв
(B/H)d
MKrH/M
0,90
1,38
1.72
Рис. 1-40. Характеристики размаrничивания редкоземельных мате-
риалов КС37 и КС37 А.
Рис. 1-41. Характеристики размаrничивания редкоземельных мате-
риалов КСП37 и КСП37 А.
.88
арактерист.u1Ш m-(Uн.иТНО-'l" €рqых материаАов
[Тл. 1
1-7]
. Расчетные характеристики раз.4lаенuчивания
89
(ОО
160 120
60
кА/,., '60
по но
761130'0 . 1 B
.,Н- Ji!!!-- ...... /
А к ...... 1--' К-. If
......... ..о- jl
: '\ V 1""""
f r\. , / 0,12
....
f "\
7 \ K d
7 q / cs""
J "\
'Y \.
7 " ЦD"f
/
',1(А/Н 200
"о
кА/н
2*0 200 160 "О 10
1#0 О
НеВ Hd НА Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м I кДж/м!
125 62',5 2об 172 170 240 I 3
6БИ240
Br Bd БА Вц ел кв I (В/ H)d
Тп MKrH/M
0,19 I 0,095 I 0,136 I O, 0.84 1,50 r 1,50
НсВ I Hd I НА I Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м I кДж/м!
125 I 66,7 I 128 I 38 I 80 I 215 I 3,5
7БИ215
В, I Bd 1 ВА I Вц I ел I Кв I (B/H)d
.
Тл , --- I MKrH/M
0,21 I 0,105 I 0,17 I 0,064 I 0,8 I 1,58 I 1,58
НСВ' Hd I НА I Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м I кДж/мЗ
120 I 59 I 208 I 174 I 180 I 247 I 2,8
6БИ250 I I I I I ,
Br Б d ВА Вц ел кв (B/H)d
Тл I --- I MKrH/M
0,19 I 0,095 I О, 121 I 0,088 I 0,78 I 1,61 I 1,61
Н сВ I Н d 1 НА I Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м I кДж/м!
140 I 70 I 24.0 I 178 I 190 I 300 I 3,5
7БИ300
Br I Bd I БА I Вц I ел I кв I (В, H)d
Тл I --- I MKrH/M
0,2 I 0,1 I 0,156 I O, I 0,88 I 1,43 I 1,43
Рис. 1-42. Характеристики размаrничивания ферритов бария 6БИ240
и 6БИ250.
Рис. 1 43. Характеристики размаrничивания ферритов бария 7БИ215
и 7 БИ300.
90
Характеристики маенитно-твердых материалов
95А 205 8 T 1'" БА 25Б [ I I (t4
0,Zl I p..fti.f /
к .:.-:.,......-
.... "",. J
А-1
к .-' / I ..../ t" v
. .,.. v 'АА. i \ /
'Т v \ f J "'",- , \
\
, \. \ ) , '" i\.
j
J '" \V . I I/d
\ JI\ ц)<
"- 41l ,
---- J d r\ J
---- I :/ \. \ 1.... J / '\.
I . r"""""" /
j r\. J
J / , ....-= I , ".......
,, ..
f{ j " W,r1I/ / 'i.
j / I If ,,,
NA/H ., "
14БА255
[Тл. 1
1-7]
91
Расчетные характеристики размаеничивания
o,z
o,tS
0.08
ff
160 60 О к А/м 200 100 О
15БАЗОО
НеВ I Hd I НА I Н ц НН I НеМ I w
кА/м I кДж/м'
200 I 100 I 268 . I 200 I 220 I 300 I 7,5
В, I Bd I ВА I Вц I е.в I кв I ( 81 Н) d
Тл I ... I MKrH/M
О,З. I 0,15 I 0,232 I 0,172 I 0,84 I 1,5 I 1,5
'НJ
о IrA/,., 100 ,во 120 60 +0
108
Н К , НеМ I w
I кДж/мЗ
140 255 I 7
е п кв, (B/H)d
НеВ I Hd I НА Н ц Н к НеМ W
кAlM I кДж/м'
185 1106,61 184 I 163 I 165 I 190 I 8
В, I Bd I 8А I Вц I ел I кв I (B/H)d
Тл I ... I MKrH/M
0,30 I 0,15 I 0.272 I 0,23 I 0.89 I 1,41 I 1.41
НеВ I Hd I НА I Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м I кДж, м8
135 I 75 I 130 I 8 I БО I 205 I 4,5
9БА205
В, , Bd I ВА I Вц , ел I кв I (B/H)d
Тл I ... I IfкfH/M
0.24 I 0,12 I 0.196 I 0.07 I 0.78 , 1.6 I 1,6
НеВ I Hd , НА' Н ц
кА/м
185
96.5
221
16БАl90
Вц
MKrH/M
О, 29 , О. 145 I О. 23з I О. 132 0.84 1, 5 1 . 5
Рис. 1-44. Характеристики разыаrничивания ферритов бария 9БА205
и 14БА255.
В,
Bd
ВА
Тл
Рис. 1-45. Характеристики разыаrничивания ферритов бария 15БАЗОО
н 16БА190.
92
Хара1\.териСТUlси .маенитно-твердых материалов
J -7]
Расчетные характеристики раЗJЮ2ничuвйнuя
93
[Fл. J
0,2
8 ТЛ
rл
lЭБА260
18БАZZQ ро "'ft{H) 8
........
А К ,/
. /
"К N I t\-+-'/
"7
! "..... d p V
! ;:> "-
I /
I
у' ..............
н I '" "
кА/н 200
Тл 18 БА 300
O,2
,
o,tq
100
о
н
f( А/н 2*0 150 80
160 80
18БА220
18БА300
Н сВ I Н d I НА I Н ц I н к l НеМ I w
KAJM I кДж/м'
210 I 109 I 212 I 196,5 ' I 198 I 220 I 9
В, I Bd I ВА I Вц I ел I кв I (B/H)d
Тл I I MKrH/M
0,33 I 0,1651 0.273 1 0,244 1 0,83 1,51 1,51
0,32
122 БАZ20 I 8
К j.L,H=f,(H) ,/
) / /'
....... .....1:) Ц \-+-у
"" "-
I " '/
/ "'-
/' .
/
н / "" f'.....
4%
к А /11
о
200
'00
НсВ I Hd I НА 1 Н ц I Н К 1 НеМ I w
кА/м I кДж/м'
225 I 115 I 231 I 02 I 200 1 2БО I 9.5
19БА260 I I I I I I
В, Bd ВА Вц ел КВ (B/H)d
Тл I I мкrн/м
0,33 I 0,1651 0,287 I 0,26 1 0,87 11.43 I 1,43
Не В I Hd I НА I Н ц I Н К 1 НеМ 1 w
кА/м I кДж /м"
215 I 122 1 216 1 179,5 I 184 I 220 I 11
22 Б А 220 1 I I I 1 I
В, Bd 8А Вц ел КВ (B/H)d
. I
Тл I MKrH/M
0,18 I I I
0,36 0,312 0,244 0,85 ) ,48 1,48
Н сВ I Н d, I НА 1 Н ц I Н К 1 НеМ I w
. кА/м ]
кДж/м'
220 I 110 I 296 I 250 I 25б I 300 I 9
В, I Bd I ВА I Вц I ел I кв I (BfH)d
Тл I I MKrH/M
0,32 I 0,16 I 0,260 0.22 0,87 1,45 1.45
Рис. 1-46. Характеристики размаrничивания ферритов бари'я 18БА220
и 18БА300.
Рис. 1-47. Характеристики размаrничивания ферритов бария 19БА260
и 22БА220.
94
Характеристики Ataehutho-твераblХ материалов
J 7]
Расчетные характеристики размаенuчuванuя
95
[rл. 1
2IfБА2;О Н::: (, (Н) !!.
............... K ./
А ./
.....'"'"
., ц I ,t. /
to..
..... /"
I ...v "',,- А- 1
./ ........ .
If'
11
........
н
1f А/11
24БА210
25В А15О
100
ТН
н
кА/М
0,20
8 rл
о
н
к А/м
100
100
о
Н еВ Hd НА Н ц Н НеМ W
к
кА/м I кДж /м 3
205 130 203 186 187 210 I 12
В, Bd ВА Вц eJl кв I (B/H)d
Тл I --- I MKrH/M
0'371 0,185 I 0,336 I 0,303 0,88 1,42 1,42
8 Т"
о,!
28 БА 170 А 1 К I
. ...... poM:f, (н) ./
, I '1' ... /"
I , I //
...
.. d. /./
ro-...
,
,
........ i'.....
н
o,JZ
а2'1
0,1&
0,06
N А/н 200 160 120 80
*0
о
кА/м
I НеМ W
I кДж/ м3
1170 I 12,5
КВ (B/H)d'
НеВ 1 Hd I НА I Н ц Н К
165 132 161 129 133
25БА170 I Bd
В, ВА Вц ел
Тл
0,38 0,19 0,349 0,291 0,87
НеВ I Hd НА I Н ц I Н К
кА/М
, MKrH 1М
11,441 1,44
I НеМ I w
I кДж/'"
165
144
162
146
146
170
14
28БА170
В, I
I Hd НА Н ц Н К НеМ W
кА/м I кДж/ма
145 132 140 129 I 131 1150 I 12,5
В, Bd I ВА Вц I е.. Кв (B/H)d
Тл I --- I MKrH/M
0;38 0,19 I 0,354 I 0,332 I 0,87 I 1,44 1,44
0,39
Рис. 1-48. Характеристики размаrничивания ферритов бария 24БА210
и 25БА 150.
Рис. 1 49. Характеристки
Bd В А Вц ел I КВ (B/H)d
Тл I MKrH/M
0,196 I 0,372 0,342 I 0,93 I 1,35 I 1,39
размаrничивания ферритов бария 25БА 170
и 28БА 170.
,
..
[rл. / J 7J
8 ТЛ
0,*
I
96
х арактеристики маенитно-твердых материалов
ZB6A19a 8
А к, /"
....,
ц ./ ./
t.' V
. I
1
... ","1 d /'"
X
V. """" A; .
" ":/
Н .......
o.z
Тл
0,4
21СА320
н
f(A/
200
кА/м
о
ша
НеВ / На / НА I Н ц Ни НеМ W
кА/м I кДж/м 1
185 I 14з,5/ 182 I 158 / 160 I 190 I 14
28БАНЮ / I I I I I
Br Ва ВА Вц ел кв (В/Н)а
Тл I I MKrH/M
0,39 I 0,195 I 0,371 I 0,324 I 0,92 I 1,36 I 1,36
НеВ I На I НА I Н ц Ни НеМ W
кА/м I КДЖ/М 3
239 I 123,з/ 252 I 216 I 222 I 318 I 10,5
21 СА320
. Br I Ва / ВА / Вц I ел I кв I (В/Н)а
Тл I I MKrH/M
0,34 I 0,17 / 0,306' 0,267 I 0,85 I 1,38 I 1,38
Рис. 1-50. Характеристики размаrничивания ферритов бария 28БА190
и 21СА320. .
Расчer1lbUJ хо.рактеристики разМЛ2ничивания
97
lfI(J
r
I
24СА200
НеВ I На I НА J Н ц I !;fи I НеМ I w
кА/м I кДж/м 3
195 I 129, 51 193 I 152 I 150 I 200 I 12
В t Ва I В А I Вц , ел I Кв I (В/ н.)а
r
Тл I I MKrH/M
0,37 I 0,185 I 0,334' 0,256 / 0,88 I 1,43 I 1,43
I
$
t
НеВ' На , НА , Н ц / Ни , НеМ W
кА/м , кДж 1м3
215 I 142 I 213 / 162 I 165 I 220 I 13,5
В I Ва / ВА I Вц , I Нп I Кв , (BIH)a
r
Тп I / MKrH/M
0,38 J 0,19 / и,364 I 0,260 I 0,94 I 1,34 I ] ,34
27СА220
1\
i
.'
t
Рис. 1-51. Характеристики размаrничивания ферритов стронция
24CA2UO н 27СА220.
7 64
98
х араlm!pш:rи.1Ш JUJ2Hиm f'Bepдf1U epuaAO8
[rL J
6 1 7J
Расчетные mрактерuстшш раЗJШ2НU'lШЮIIUЯ
\.
99
0,11
в Тл
0,2
I1КA1IiS
8 Тл
О, ""
o,Zq
II/J
1J tJ4SВ :-}и.),(н] r 8
I К V
т ", /'
, " \"у ,
'--
'" . ,;
1( ..,-7
....., d. /:
.7- "-
/'
./ '- 41
) '-.....
/н . "
O,:1Z
O,f6
0,06
н
IIA/"
80
1111
,
D,II
ю w
fZO 60 'ю
НеВ I Н. I НА I Н ц I НН I НеМ I w
кА/м I кДж/м'
1 I 92,5 I 123,5 I 89 I 92 I 135 I
I1KAI36 5,55
Br I B I ВА I Вц I 6. I 1(. I (B/H)d
Тл I --- I MKrH/M
0,24 I 0,12 0,233 0,16 0.97 1.3 1,3
28СА250
НеВ I Н. I НА ] Н ц I Ни I н еМ I w
кА/м I кДж/м
240 I 144 I 246 j 182 I 190 I 250 I 14
В, I Bd I ВА I Вц I ел I 1<. I (В/ H)d
Тл I I MKrH/M
0,39 о; 195 0,360 0,240 0,93 1,35 1,35
lОКАl65
НеВ I Н. I НА I Н ц I Нн I НеМ I w
кAjM I КДж/м8
143 I 1i7 I 141 I 109 I 110 I 165 I 5
Br I Bd I ВА I Вц I ел 1 кв I B/H)d
ТЛ I --- I MKrH/M
0,28 0,115 0,218 0,142 0,95 1,32 1,32
J4КАIЭ5
НеВ I Н. I НА I Н ц I Ни I H M I W
кА/_ I кДж/м'
121 I 10'1 I 122 I 100 I 102 I J3i I
7,15
В, I Bd I ВА I 8о I ел I кв I (B/H)d
Тл I I MKrH/M
0,28 I 0,14 0,266 0,22 0,915 1,37
1,37
I 1.
Рис. 1-52. Характеристики размаrничивания ферритов стронция
28СА250 и кобальта 10КА165.
Рис. 1-53. Характеристики размаrиичиваНИJl
llKAI35 н 14КАI35.
ферритов кобальта
7"
100
Xapa"T pиCTи"и АШ2нитно-твердblX материаАов
[r А., 1
р'асче:rн.ыle Xap KTe иCTи"и разм. НUЧU8ан я
.j.dJ
101
22PAZZO ..н-,}(Н} 8
т К "/'
r---- A
. \ / "
'- 'b1 Ф;;'r
...... /'
tI. "'
, 7'
./ "", А
V ""' 1------
V
N I 1""
кА/н 200 ,60 (20 80
'10
ТА
T''' 28 18{}'
а'О' А r;;;;
"
v " ;/
',. ц ,,''''Y ,
, . ,
'..;
..... / I ;:...) ,
, "-
............l. . . I
-!t . .
ч:: ...
':-\\ ,{ I кд- 1, .
' -'У. :
I " ' I
" I : .
. . .
...... ,
н
. r , . JOРА190
..
'..;
r------ AZ<;: J(
r\. ./t'
17 ц rtt\ Y
Ф;'
'../
..... .v
"'4
,H
v: ......... , -'S'
' .
. "
.
, ,.
........ ,
н
ТЛ
O,JZ,
Тn
0,12
0,J1.
.о,3!
0,1.
o,fG
0,01
Н О
/(А/н f2Q 60 'НJ
O,Z
D,2f
0,2'1
D,fG
Il,Ol
о
D,fG
0,16
0,08
0,0;
1{ А/,., 150 {20 80
о
'ю
о
*0
/(А/11 160 120
80
Н еВ Hd I НА Н ц I Н К I НеМ W
кА/м I кДж /М'
215 I 122 1 214 1 190 I 194 I 220 I 11
22Р А220 I I I
В, Bd В А Вц 6". КВ (B/H)d
Тл I ... I MKrH/M
0,36 I 0,18 I 0,312 I 0,268 I 0,85 I 1,48 I 1,48
Н еВ I Hd I НА I Н ц Н К I НеМ ",I
кА/м I кДж/м З
175 I . 144 I 172 1 142 I 144 I 180 1 14
В, I Bd I В А Вц I ел Кв (B/H)d
Тл I I MKrH/M
0,39 1 0,195 I 0,374 1 0,316 I 0,93 I 1, I 1,35
28Р АI80
НеВ I Hd НА I Н ц I Н К I НеМ I w
кА/м I кДж/м'
145 I 125 I 140 I 127 1 125 I 150 I 12,5
25Р АI60 I I I I
В, Bd В А Вц е". КВ (В/ H)d
Тл .1 I MKrH/t.t
0,38 I 0,20 I 0,352 I 0,328 I 0,87 I 1,44 I 1,6
Н еВ I Hd I НА Н ц Н К I НеМ W
кА/м , кДж/м'
185 I 150 I 182 1 15& I 150 1 190 I 15
3ОР АI90 I 1" I
. . В, Bd В А Во. ел КВ (B/H)d
Тл I 1 мкrн!м
0,40 I 0,20 I 0,384 I 0,320 I O,9t I 1,33 I 1.33
Рис. 1-54. Характеристики размаrничивания ферритов, леrирован-
HЬfX редкоземельными элементами 22PA2 0 и 25РА150.
р 1-55. Характеристики размаrничивания ферритов, леrированных
ис. редкоземельными элементами 28Р А 180 и зоР А 190.
102
х арахтерU&тшш .JШ2IШТ1Ю Т8ердbI.X .м.аТ РШlAOв
[F..c. 1
1 8]
Ап1lPОКСU.мацuя кривой раз.чаеничuванuя
103
сrранение формулы на анизотропные материалы средней энерrии и
средней коэрцитивной силы увеличивает относительн ю поrрешность:
Попытки же применить ее к материалам с высокои коэрцитивнои
силой И особенно к ферритам приводит
в некоторых случаях к недопустимо
большому возрастанию относительной
поrрешности.
Основной причиной недостаточной
степени приближення ФОРМУЛЫ (1-7)
следует считать то обстоятельство, что
она дает аналитическое ВЫра1Кевие кри-
в,ых B==f2 (Н), отличаЮЩИХСJl у разных
материалов большим разнообразием
формы.
Характеристика В==12(Н) является
деформированной характеристикой М == Рис. 1..56. Кривая раз-
==fl (Н), а форма кривых };1 =='1 (Н) У маrничивания в коорди-
всех материалов почти одинакова. По- натах M/Mr H/HcM.
этому правильнее применить аппрокси
мирующее уравнение (1-7) не к харак-
теристике B==f2(H), а к харакrеристике M==fl(H). В этом случае
Hem---Н
М == M r i
НеМ --- kН
Характеристики 1I8ПlИТИОro возврата ДО сих пор йе ориведены
ни в ОДНОМ из нормативных дo1ty)leHTO хотя общеизвестно, что ..ar-
нитное оос явие тобо стабилизировавноrо маrнита оореАеляется
не хараперистикой размаrничивавия, а характеристикой маrвитноrо
возврата, и что звание характеристики маrnитпоro возврата особенно
важно при расчете электрических машин, каrнитиых муфт, фиксаro-
ров и миоrвх дрyrnх устройст в которых поток мпннта обратимо
ИЗllеняется в процессе работы. Чтобы дать ковструктору хотя бы
rрубое пре.ll.ставпеиие о крутизне подъема прямых маrиитвоrо воз-
врата, нами использовано замеченное А. М. Сенкевичем [1 10] об
стоя тепьство, что прямая маrнитноrо возврата, ОТХОJl.ящая из точки
с координатами B==Bd и H==Htl, практически паралнельна касаreль
нор к характеристике раЗllаrвичивания в точке с КООРJl.ипатами В::::а
== Br, Н ==0.
В таблицах, приведенных на рис. 1 22 1-55, даны следующие
обозначения: НА и В А координаты точки А пересечения продол
жений линейных участков; Н ц и Вц координаты центра дуrи; Н К ----
абсцисса конца BepxHero линейноrо участка; Кв коэффициент Mar-
нитноrо возврата; (B/H)d отношение В/Н в точке (ВН) шах; е ==
== l1oHo/Br маrнитная твердость материа а; Но ---- абсцисса
точки пересечения продолжения BepxHero nинеиноrо участка и оси
абсцисс.
1 . АППРОКСИМАЦИЯ КРИВОИ РА3МАfНИЧИ8АНИЯ
И ПЕТЛИ МАrнитноrо ВОЗВРАТА
rде
k == 2 У М,. HeM/(MdHd) МrНсМ/(МdНd).
Аппроксимация кривой размаеничиванuя
К аппроксимирующим формулам КРИВОЙ размаrничивания предъ..
ЯВJJ,яется' требование, чтобы кривая проходила через три точки, ко-
ординаты которых (Н сВ, Br, Н d, Bd) опреде.пены rOCT нли ведомст-
венными стандартами.
В настоящее время широко распространена аппроксимирующая
формула
м
н
Иl'
M-rI И )
Неи
(1-8)
Из (1-8) на основании известноrо соотношения В== J.&oМ J1oH
получаем аппроксимирующую формулу для B==fz(H):
НеМ ----Н
В == В, ---- J1oll.
Н сМ ---- kН
в этих фОj!МУЛах М.. и Н.. координаты точки а пересечения
кривой M==f.(H) с АИ8rова.llЫO ОА (рис. 1-56) прямоуrольника со
сторонами M r и Не.. 3вачевия М" в Н" лerко опре..епть 00 кри-
в ым 110М ==, I (Н), приводвмыII В ЭТОII COpUO'IIIJIKe..
В. М. КИРЮХИНЫМ предложена Арyrая аппроКCllllврующаа фор_
мула, имеющая вид:
JJOМ == JJoМ. (D + C D ;:м ) H tgll.. (1 10)
Н еВ --- н
В == Br ,
Н еВ ---- аН
(1- 7)
rде а ---- коэффициент ВЫПУКJIОСТИj
а == 2 V В 7' Н сВ/ (В d Н d) ---- в r Не в/ (В d Н d) ·
(1-9)
rlJ.e tg б ---- TaвreHC yr ла наклона касательной к кривой размarничи-
вания материала в точке с коордииатами М==МТ и Н==о; D н С
коэффиnиенты, которые зависят от выбранных для расчета парамет-
ров кривой разкаmичивавия:
Здесь Н и В текущие значения напряженности размаrничива-
ющеrо поля и индукции; Нса ---- коэрцитивная сила по индукции;
Br ---- остаточная индукция; Н d И Bd ---- координаты точки, определяю-
щей максимум удельной энерrии.
Лрименеиие формулы (1 7) к: изотропным материалам дает при-
емлемое совпадение расчетной и экспериментальной кривых. Р аспро-
НеМ tg б о
С == Arth
f.LoМ,
(l 11)
104
х арtжтеpucrики М02НитHO Tвepдыx 'Жlте'риаАОВ
l' 8]
"
Алпро мачuя криеой раэ ничивания
105
[11. 1
',.! . -Aith l10Md + Hd tg 60 С
D,== - J10Мr
1 Hd
НеМ
Н/Н,.
'(1-12)
:..---- ......
"
2 j ,
l.п ..
1f'1 \
J \ 1(8
/
J , ;"
I J " ' ;
. 42
'/ :1 J
/НА rcll
,.
\
Исследование точности аппроксяиацни, проведенное IJ> М. Кирю-
хиным, показало, что для изотропных материалов формула (1-1 О)
сравнима по точности с ф?рмулой (1-8), а для анизотропИbl" wатери-
алов с высокии знаЧЕ'нием Jc'оэрцитивной силы НсМ расчет. по '\форму-
ле (1-10) дает аначнтепьно лучшее приближение к J>И ОЙ,. снятой
экспериментально. . В 8еК<>торых случаях, напри ер, Д Я сплава
PtCo (Плк78) (рис. 1-57) формула (I -] О) становится единственной
приемлемой.
Еще лучшее совпадение дает предложенная в [1-8] аппроксима-
ция кривой размаrничивания дуrоА" ОКРУЖhОСТй и касательными к
'1 l' .
O 48 8 . О, t 8,2 О
Рис.. 1-58. Аппрок-симаuи.я
(1) кривоА размаrничивания
РЗМ SmC05 (2) дуrой ок-
ружности и касательными.
А
НIИ r
1
/" ':'1
I{ ........
I "
I .....
I
II/Nc/f
Рис. 1-57. Аппроксимация кривой
размаrничивания см'ава ПлК78.
1 экспериментальная . кривая; 2
аппроксимацня по формуле (1-10)
В. М. Кирюхина; 3 аппроксимация по
формуле (1-8).
48
0,6.
0,"
o,z
ней, пересекающими оси координат в
точках НеМ И MJ!. Для аналитиче-
cKoro расчета маrнитных "сисtем Ta
lO fl8 0,6 fJ, каЯ б кусочная аппроксимация менее'
уда на, чем по формуле (1-10), но
зато она очень удобна при вычерчи-
вании кривых размаrничивания. Оп-
ределение rраниц применнмости этоrо способа исследовано В. 'М. Ки-
. рЮ RНЫМ на кривых размаrничивания всех основных типов сов ре-
менВых ..аrнитно твердых материалов: интерметалличеС){оrо соеди-
нения SmC<>a (рис. 1 58), сплава PtCo (рис. 1 59), сплава ЮНДК35Т5
(рис. 1-60) и феррита бария 19БА260 (рис. 1 61). Кривые размаr-
ничивания первых трех материалов сняты им совместно с А. Д. Ско-
ковым, а кривая для феррита взята из ост 11702002. На всех ри-
сунках совпадение экспериментальноrо 1 и аппроксимирующеrо
rрафиков 2 получилось почти полным. Это позволяет сделать вывод
о том, что аппроксимация дуrой окружности и двумя касатель-
ными К ней лучше отражает процесс размаrничивания,. нежели
ОСТaJlьные известнprе аппроксимирующие формулы, и может
быть I.I'рим:енена ко всем cOBpeweHHblM маrнитно-твердым MaTe
риа.цам. ,
о
D 48 fJ,6 4'1 /J)
,;
Рис. 1-60, Аппроксимация
(1) кривой ,размаrничива-
ния литоrо сплава.
ЮНДК35Т5 (2) дуrой ОК-
'ружности и касательными.
.
n
.. , / \
2 J
"1 1\
I \
11
'f
J
t/
f&fitlt .
'/If r
0.8
0,$
О/I
ru
" 10 46 9,8 4f IJJ D
Рис.. 1-59. Аппроксим ация
(1) кривой раэмаrНИЧИВ8ННЯ
сплава Пл378 (2) дуrоА
окружности и касательными.
, 1---'"' п,
......... ......
1х "'\. fJ,
.......;
\, Х О,
J "-
I i' f1
I
I о,
'н1 'N r "
V
в
8
'1
z
1,0 48 0,8. О, o.z
о
рис. 1-61. Аппроксимация
( 1) кривой размаrничивания
феррита 19БА260 (2) дуrоА
окружности и .касательными,
Аппроксимация пет.ли Ma HиTHoao возврата
; \
у любоrо маrнита, прошедшеrо маrнитную стабилизацию, рабо-
чая точка t определ:"ющая ero маrнитное состояние, находится на
петле маrнитноrо возврата. Поэтому знанне наклона петли 'Jfаrнит-
Horo возврата и ее раствора существенно необходимо при просктяро-
вании любой маrнитной системы. Имеющиеся в литературе сведения
106
Характеристики "ttaehutho-твераblХ .материалов
1 8]
[rл. 1
о петлях маrнитноrо возврата крайне скудны и относятся к матери-
алам уже устаревшим. Поэтому А. д. Скоковым и В. М. Ки;рюхиным
специально для давноrо справочника было проведено исследование
петель маrнитноrо возврата у различных современных маrнитно-твер-
дых материалов. Они установили, что кривизна .IJИНИЙ маrнитноrо
возврата увеличивается с возрастанием коэрцитивной силы Н еМ, а
наклон нижней ветви в точке отхода от кривой размаrничива
ния можно считать равным наклону
касательной к кривой размаrничива-
ния М ==f(H) в точке с координата-
ми М ==M r , Н ==0. Раствор петель у
всех современных маrнитно твердых
0,9 материалов оказался незначительным,
и при расчетах маrнитных систем с
0,8 ним можно не считаться, заменяя
петли маrнитноrо возврата их сред-
ними линиями.
Наименьший раствор (практиче-
ски прямая линия), параллельность
касательной аЬ и Н21именьшая кри-
визна петель маrнитноrо возврата
оказались у сплава ЮНДК35Т5 (рис.
1-62). У сплава PtCo, обпадающеrо
вдвое большей коэрцитивной силой
НеМ (рис. 1 63), петли маrнитноrо
возврата имеют незначительный рас-
твор и небольшую кривизну, возрас-
тающие при переходе от верхних ne
тель к нижним. Наклон касательной
к любой из петель возврата равен
наклону касательной аЬ. У интерме-
таллическоrо соединения SmC0 5 (рис.
1-64), коэрцитивная сила НеМ кото-
poro более чем в 2 раза превышает
коэрцитивную силу сплава PtCo, пет-
ли маrнитноrо возврата имеют бо-
лее заметный раствор и сильно ис-
кривлены. Однако и здесь наклон
нижней ветви каждой петли равен наклону- касатель
р,JI ТА
{О
\. ...
а . ". ....IL
/'
I
,
{
........
. ....
.......
.....
.... ...:..
.. .
J "rF
.......
1...... ....
с ............
..
/(1 ..
... - . ,...."".
....
OJ
0,6
9,5
0,"
0,3
D,J
0,1
О
кА/м 100 .80 60 'I!l lD
Рис. 1-62. Петли циклов
маrнитноrо возврата, снятые
с образца литоrо сплава
ЮНДК35Т5.
касательной к
ной аЬ.
В большинстве случаев при расчете маrнитных систем пользу-
ются кривыми B==f2(H), которым соответствует верхняя часть кри-
вой M==fl(H), лежащая выше точки с ее пересечения с прямой
JloH ==fз(Н), проведенной под уrлом у, отвечающим условию tg у===
== Jlo. Из рис. 1 62 1-64 следует, что для всех точек отхода, лежа-
щих выше точки с, кривизна и раствор петель маrнитноrо возврата
оказываются незначительными. Поэтому при пользовании кривыми
размаrничивания B==f2(H) можно считать, что у всех маrнитно-
твердых материалов линии маrнитноrо возврата достаточно хоро-
шо аппроксимируютсSJ прямыми, параллельными касательной к
кривой размаrничивания B==f2(H) в точке с координатами В==
==Br, Н:=:.О.
АппрО'"UАШция "ривой раэ.маен,uчиsан,uя
107
J1,oM
а !& 6
,...,... ..... --
......
..--
11" ....... ..
/
J ... io-- --
I ...
'1 ... ....
--
I
....
? tL ..... ---
............. .-
....... ---
I ..........
I с;::
I ........
J "- ...........
#/ il f"'.., "
Тн
0,1
D,G
o,s
17,'
lJ,3
4Z
0,1
кА/н
d
2ЧО 200
80
'ю
160 120
Рис. 1 63. Петли циклов маrнитноrо возврата,
снятые с образца сплава ПлК7В.
а
0,3
0,2
0,1
'Н
кА/н.6011 500 'fOil it10 :00' о
Рис. 1-64. Петли ЦИКЛОВ маrnитноrо возврата.
снятые с образца РЗМ SmCo s .
108
х арактеристики Mae-НиTHO Tвe'pдыx MaTg pUa lJ,Ofl
[F 4.:' 1
1-10]
Выбор материала дАЯ маенита
109
1-9. T OPE Ы П.ОДОБИЯ МАrнитных СИСТЕМ
TeGpeMbl .п'одобия позволяют' леrко рассчитывать варианты 'дан-
ной маrнИТНО:Й. систем.ы, отличающиеся от нее лишь масштабо'м. При
этом все параметры исходной маrнитной системы считаются извест-
нымц! При-ведем ФОР!dУЛИРОВКИ теорем подобия. .
1, rеометрически подобные маrниты и ют маrнитные rtоля оди-
нцковой конфиrурации, если картина n9 в теле аrнита у IIX
одинакова. . .
Исследованиями В. К. Кривоноrова и В. Я. Чеботаренк'о YCTaH( -
лено [1 5], что картина поля в теле rеометрически подобных М31 ВII-
тов при одинаК9 ЫХ условиях намаrничивания получается'од а о-
вой тО'лько у..мапrитов из одинаковоrо .Maiep!I a, а у маrнитов из
разных материал'ов, сильно различающи ся по Зu3.чению Н сМ, может
(в завцсимости .от формы маrнита) получаться различноЙ.
. . При увеличении всех рззмеров: маrнита в п раз напряженноСти
полеи. в соответственных точках остаются без изменения, а мзrннт-
ный поток возрастает в п 2 раз.
3. При увеличении всех размеров электромаrнита - в п раз на-
пряженность полей и индукции в соответственных точках остаются
без.. зменения, а маrнитный поток возрастает в п 2 раз, если токи
увеличиваются также в п раз. При этом плотность токов уменьша-
ется 13 п раз, выделение тепла возрастает в п раз, теплоотдача воз-
расте.т в п раз и условия охлаждения улучшаются в п р:!з. Числа
BI}TKOB при этом считаются неизменными.
4. Если при увеличении всех размеров электромаrнита в п раз
условия охлаждения и числа витков обмоток должны оставаться не-
изменными, то токи необходимо увеличить в п 3/2 раз. При этом на-
пряженность полей и ИНДУКЦИИ возрастаюt в раз (при отсутст-
вии насыщения), а потребляемая мощность возрастает в п 2 раз.
типа альнико значительно компактнее и имеют форму скобы, харак"
теризующуюся значительно меньшим рассеянием, а маrнитЫ из ред-
коземельных материалов принимают вид практически не имеющих
рассеяния толстых пленок 1, покрывающих рабочую повеРХНОС1Ь по..
люсных наконечников 2, прсвратившихся здесь в ярмо из маrНИТJlО-
мяrкоrо материала.
Если в роли критерия для оценки качества маrнитно-твер.10rо
материала принять ero энерrоемкость, то характеристика проrрес а
материаловедения в этой области выразится (рис. 1-66) кривой пара..
болическоrо вида.
1
1
@:Q:
f
EX9/(f5M.
ю f1A"
2 '
ЕХ3
Е786
ЕХ5К5
ЮНДКZ"-
J(СП.I7А
Рис. 1-65. Сравнительные размеры постоянных маrнитов из раз-
личных материалов.
1 маrнит; 2 наконечник.
1-10. ВЫБОР АТЕРИАЛА для АrНИТА
При выборе материала для изrотовления' маrнита необходимо
одновременно учитывать мноrие факторы. Важнейшими из них яв-
ляются энерrоемкость материала, наличие в ero составе дефицитных
компонентов, стоимость, температурная и временная стабильность.
Кроме Toro, на выбор материала существенное влияние окаЗЫ8аЮl
условия эксплуатации маrнита и предполаrаемый объем про зgаД 1-
ва изделий.
Энерrоемкость . материала яв яется одним из важнейших фа.{) ().
ров, так как чем выше знаtJение маrнитной энерrии, приходящеЙся
на единИЦУ объема вещеС1ва, тем меньше объем маrнита и рассеяние
ero потока. Это положение наrЛ1lДНО иллюстрируется сопоставлением
размеров и формы маrнитов из разных материалов (рис. 1-65), изо--
браженные на рисунке маrниты обеспечивают одинаковую напряжен
ность поля в рабочем промежутке полюсных наконечников. Из
рис. 1 65 следует, что маrнИТЫ з ранее применявшихся сталей: хро-
мистой ЕХ3 ! вольфрамовой ,Е7В6 и кобальтовых ЕХ5К5 и ЕХ9К 15М
должны иметь большие размеры и форму подковы, характеризую
щуюся большим рассеянием потока, маrнитЫ же из литых сплавов
1! ItДЖ/",s
60
50
*0
30
*
20
10'
19'15
1965
f970 1975"
Рис 1-66. Характеристика nporpecca в области
усовершенствования маrнитно-твердых мате-
ри алов.
110
Характеристи1Си маепитно-твердых материалов
I 1-10]
Выбор ЖlтериаАа дАЯ АСаенита
111
[Fл. 1
Энерrоемкость маrнитно-твердоro материала, т. е. значение ero
максимальной удельной энерrни w== (ВН)тох/2, используется в роли
критерия для оценки качества с начала промышленноrо изrотовления
постоянных маrнитов. Однако появление энерrоемких, но дороrих
редкоземельных материалов с очень высоким значением коэрцитивной
силы Н СМ потребовало уточнения этоrо критерия и учета экономи-
ческих показателей.
Вопрос о критериях добротности маrнитно-твердоrо матеРИ(l: а
явился предметом обсуждения на V Всесоюзной конфереНЦИii П() по-
стоянным маrнитам (Новочеркасск, 1976 r.). В докладе Н. А. Пере-
сыпкина предложено оценивать добротность по СТОИМО ТiI массы ве-
щества, содержащей 1 Дж маrНИ1НОЙ энерrии, и одновременно учи-
тывать расход дефицитноrо кобальта. В табл. 1-16 приводят(:я зна-
чения расхода кобальта на 1 Дж и относительной стоимости джоуля
энерrии у наиболее употребительных материалов по сравнению со
сплавом ЮН 14ДК24, полученные на основании обработки данных,
приведенных в докладе, и ориентировочные данные по РЗМ.
тои, Нь абсцисса точки Ь отхода прямой маrвитноro возврата
(рис. 1-67). Роль запаса устойчивости хорошо иллюстрируется при
мером двух маrнитов, выполненных из двух маrнитно-твердых Ma
териалов с одинаковой энерroeмкостью W"'OXl == W тах2, НО сущест-
венно различной маrнитвоА твердостью по намаrниченности 1. е м ==
===HcM/Mr==W/eМ/Br. У nepBoro маrвита (с большой маrнитной
твердостью) точка dl. максимума удельной энерrии лежит на прямо
линейной части характеристики размаrничивания правее точки k.
конца линейноrо участка, а у BToporo материала (с малой маrнит-
ной твердостью) точка d 2 , наоборот, лежит левее точки k 2 и поэтому
расположена на колене характеристики размаrничивания. аrнит
Таблица 1-16
< 01(
10
f-o
1() 00 IQ <
.... r::t q
Материал ... r---
r::t r::t r::t ..". ..". q М
:а :а t::
:I: :t :I: u
52 52 52 52 52 :х:
Расход ко- О 190 140 101 68 74 73
бальта на
1 Дж (r)
Рис. 1 67. Кривые размаrничива-
ния двух материалов с одинако-
вой удельной энерrией и разной
коэрцитивной силой.
Относитель-
ная стоимость
1 Дж энерrии
1,84
1 , 00 1 ,95 2 , 1 7 73 ,5
2 , 73 . 1, 64
8
Рис. 1 68. К выводу фор-
мулы добротности м ar-
нитно-твердоrо мате-
рИЗiJlа.
с максимальной удельной энерrией W тохl, выполненный из nepBoro
материала, может выдерживать без потери потока воздействие сто-
pOHHero размаrничивающеrо поля Н ОТ, а маrнит с такой же удель-
ной энерrией W max 2== W maX1 , выполненный из BToporo материала, бу-
дет обладать этой энерrней только ори ТIЦательной защите от воз-
действия CTopoHHero поля, так как ero запас устойчивости равен
нулю. После воздействия на этот маrнит поля Нет ero рабочая
точка перейдет из точки d t в точку а, лежащую на прямой маrнит
Horo возврата, характеРИЗУЮЩyIOCJ1 меньшим значением w. ож . По-
этому материалы, у которых точка W тох лежит на КРИВOJlИНейной
части характеристики размаrничивания, например литые и металло-
керамические сплавы а.льнико, следует применять для маrнитных
систем с замкнутой маrнитноА цепью, практически не подверrающих-
Данные этой сводки свидетельствуют о том, что по стоимости
материала наиболее дешевыми получаются маrниты из ЮН 14ДК24.
Подтверждением этому является факт преимущественноrо использо-
вания указанной марки сплава для изrотовления маrнитов из альни-
ко. Если же подходить к выбору марки сплава с точки зрения эко-
IЮМИИ кобаJlЬта, то приходится или применять rромоздкие маrниты
из сплава ЮНД4 и друrих бескобальтовых материалов или делать
их из сплава ЮН 14ДК25БА, почти в 2 раза более дороrоrо, но на
32 % более эконоllllЧВОro в расходовании кобальта, чем сплав
ЮНI4ДК24. Энерrоемкость все же не полностью характеризует ка-
чество маrнитно-твердоrо материала, так как форма и размеры Mar-
вита зависят также н от требуемоrо запаса устойчивости к воздей-
СТ8НЮ сторонних размаrпичивающих полей Q==Hnp/H b , rде Нпр пре-
дельное значение напряженности размаrничивающеrо CTopoHHero
поля, после воздействия KOToporo маrнит восстанавливает свой по-
I Под маrннтной твердостью по намаrннченностн здесь ПОНRмается отно-
шение коэрцитивной силы по намаrввqенности Н сМ к остаточной намаrнвчеR-
ности М r.
112
Характеристики .мaeHиTHO Tвepдыx материалов
[r А. 1
J 10]
'.' Выбор материала для маенита
113
ся воздействию размаrничивающих сторонних полей, а материалы,
у которых точка W mox лежит на прямолинейной части характеристи-
ки размаl'ничивания, например ферриты и РЗМ, целесообразно при-
менять для маrнитных систем с разомкнутой маrнитной цепью, rlle
маrниты подвеРFаются взаимному размаrничивающему воздействию
и влиянию размаrничивающих сторонних полей. Рисунок 1-67, пока
зывающий несовершенство энерrетическоrо критерия, заимствован
IlЗ доклада на упомянутой выше конференции О. Ю. Пятина, пред-
ложившеrо оценивать качество маrнита по значению ресурса удель-
ной энерrии Rэ==БНj2 и ресурса стабильности Rст==Н ст . пр , rl1e
Н ет.Пр предельное допустимое значение CTopoHHero размаrничива-
ющеrо поля, не вызывающее необратимой потери потока. Для оцен-
ЮI качества маrнитно-твердоrо материала О. Ю. Пятиным предло
жен критерий добротности, определяемый максимумом произведеНIfЯ
R эR с т:
Отсюда
{ H [1 (Н н) + Н н кв] }
D == (R CT Rэ)таk == 8 ·
. тйХ
(1 19)
Максимум правой части этоrо выражения можно найти rрафо-
аналитически, задаваясь РЯJl.ОМ значений aprYMeHTa Ни, или анали-
тически, используя аппроксимирующую формулу кривой размаrни-
чивания. Значения добротности, ресурса стабильности и энерrетиче-
cKoro ресурса основных маrнитно-твердых материалов приведены в
табл.1-17.
Таблица 1-17
Основные показатели .маzнитно-твердых материалов
D == (R э RcT)тax == (Н ст.Пр БН /2)тах.
(1 13)
D ew
.Q .Q
....... t;; t;;
Материал < е i Q) i Q)
... ....... ...
t1 :s: t::{ < ::с
......... u :.:: :.:: i u
:Е :.:: :Е Ооа;: «
r:Qi... t::{ :!! т - t::!
:х: ОХ о:: о:: :.::
ЛИТОЙ сплав ЮН14ДК24 1 1,2148,11 0,051181 0,231 1 110;2122,5' 0'9/ 1
Рабочая точка а стабильноrо маrнита, способноrо восстанавли-
вать прежнее значение потока после воздействия размаrничиваю-
щеrо поля, всеrда лежит (рис. 1 68) на прямой маrнитноrо возврата,
совпадающей у некоторых материалов с характеристикой размаrни-
чивания. Известными здесь являются координаты Н и и Б к точки ан
отхода прямой маrнитноrо возврата и коэффициент маrнитноrо воз-
врата Кв. Обозначив через Н и Б координаты рабочей точки а, полу-
чают:
iз == Б н + (HJf .... Н) }( В,
НН [Б н + (Ни. Н) /(в) НБн
Н ст.пр ==
в и + (Ни H) КВ + f!oH
(1-14)
(1- 15)
Литой сплав 1.051118 0,14 40 I 1.07 4.65/19.6154.5 5'6/6'2
ЮНДI(35Т5АА
Феррит 19БА260
I о. зз1 263 11, О 19,551 0,96 14, 171 9; 2 1 107 1 9, 551
10.85 800 1.18165 19.7185.6/63,6/a10176.7!
10,6
Отсюда
R R .... Ни [в и + (Ни ---- Н) кв) ---- нв и
СТ з....
В и + (Н н Н) К в + f!oH
Н (Б и + (Ни ---- Н) К в1
2
Редкоземельиый мате-
риал I(СП37
85,3
(1-16)
Из табл. 1-17 следует, что маrнитная твердость у сплавов аль-
нико значительно меньше, чем у ферритов и РЗМ. Этим в основном
и объясняется, что у ферритов и РЗМ энерrетический ресурс Rэ лишь
HeMHoro меньше энерrосодержания W УА, а У альнико Rэ почти вдвое
меньше, чем W уд. По этой же причине ресурс стабильности у альнико
значительно меньше, чем у РЗМ. Поэтому приближенную оценку ка-
чества маrнитно-твердоrо материала можно производить и ПО про-
изведению еw уд , значения Koтoporo приведены В таблице.
Предложенный критерий добротности свидетельствует о том,
что маrнитное качество ферритов приближается к качеству лучших
марок альнико, несмотря на то, что энерrия сплава ЮН 14ДК24,
принятоrо за эталон, в 2 раза вые,, чем у феррита. Блаrодаря вы-
сокой маrнитной добротности и ОТносительной дешевизне ферритов
область их применения все время расширяется, и по объему миро-
Boro производства они превосходят сплавы альнико. Добротность
РЗМ в свою очередь в 20 раз ВЫше, чем у ферритов, а это уже обе-
щает переворот в электронике и друrих областях техники.
8 4
у большинства материалов JJ.oH« Б и + (Н Н....Н) Кв.
В этом случае
R R Н (Б н + Ни Кв) (Ни.... Н)
ет э 2 .
(1- 1 7)
относитеп цый максимум по Н наступает здесь при Н == Н н/2,
коrда рабочая точка а лежит на середине прямой маrнитноrо воз-
врата. При этом условии
H (вн + НН Кв)
R ет R э == 8 .
(1-18)
'Т K ,JCaiC точка йм лежит на кривой размаrничив-ания, то вв ==
=/(Н8)' '
114
Характеристики м.azн.иTHo Tвepдыx .материалов
[Т А. 1
1-11]
Стабильность постоянных маенитов
115
1-11. СТАБИЛЬНОСТЬ ПОСТОЯННЫХ МАfНИТОВ
h'fo ( k J1r .rev ) 1(n
с === Н k + f!a .... J1a + f!r.r 19 .100%,
rде k==dB/dH --- таиreнс yrJla наклона касательной в рабочей точке
к оси Н (при определении k надо учитывать масштабы В и Н); J.1a ===
----BIH --- абсо.опваа мarнитная "роницаемость в рабочей точке;
J.I.,...... --- провицаемость возврата (абсолютвая); h"to --- коэффициент,
икеющвй размерность напряженности поля и определяемый экспери-.
MeBT8JlЬHO по маrивтному старению материала в одной рабочей точке
за время "(о- Этот коэффициент зависит от свойств материала и. ОТ
УCJIовий, В которых работает маrнит. При температуре (t===20::t:5° С,
о вии внешних маrвитных полей и при времени то===10 дней
для изотропных маrнитов типа ЮНД4 h"to === 1,4 кА/м, для анизо-
тропных типов ЮНДК24 н ЮНДКЗ5Т5 h't(, ==0,7 кА;м.
(l 20)
Маrнитное старение постоянных маrНитов в зависимости от
марки материала и положения рабочей точки меняется от десятых
долей процента до нескольких процентов за один rод.
Уменьшение маrнитной нестабильности идет по пути устранеНliЯ
необратимых изменений, включая маrнитное старение (маrнитная
стабилизация), и ПOCJIедующей оценки оставшихся обратимых изме-
нений. Основными методами маrнитной стабилизации являются час-
тичное размаrничивание маrнита и обработка ero температурными
циклами. Идея метода чаСТИЧНОrо размаrничивания закточается в
том, что намаrниченный маrнит подверrают действию переменноro
маrнитноrо поля с убывающей до нуля амплитудой. В результате
такой обработки дальнейшие изменения свойств маrнита в извест-
ном диапазоне изменений внешних условий становятся обратимыми.
Исследования показали, что частичное размаrничивание умень-
шает необратимые изменения индукции не только от влияния внеш-
них маrнитных полей, но и от действия температуры, изменения Mar-
нитноrо сопротивления цепи, ударов, тряски, вибраций, а также улуч-
шает структурную стабильность.
Спедует отметить, что степень изменения маrнитной индукции
под действием размаrничнвающеrо поля ::t:AH зависит не только
от этоrо поля, но также от коэффициента возврата, формы кривой
размаrничивания и положения рабочей точки. Так, для маrнитов из
ферритов бария, у которых проницаемость возврата J1r.'Tn 0,9X
Х 1 o . rH/M и кривая размаrничивания представляет собой прямую
линию, действие внешних полей вызывает практически только обра-
тимые изменения свойств, и, следовательно, в данном случае обра-
ботка переменным полем с убывающей до нуля амплитудой с цепью
повышения маrнитноА стабильности не имеет смысла.
В табл. 1-18 приведены. данные по естественному маrнитному
старению tJc некоторых маrнитно-твердых материалов через 1 rод
после намаrничивания для разных положений рабочей точки маrни-
та (<<C в средней части кривой размаrничивания --- в области мак-
симума маrнитной энерrии, «B --- выше и «H --- ниже :9ТOro макси-
мума) .
В таБJlИце также указано относительное изменение маrннтной
АВ
индукции при размаrничивании IJP === в .100%; обеспечивающее
Таблица 1-18
Естественное ма2нuтное старение за 1 еод после на аеничuвания c
и peKo./tteHayeAtOe разм.аеничuвание дАЛ .м.аенитов с высокими (в),
с ррдн иАlИ (с) и НU3ItШfU (н) рабочими точками
I ЮНДК24 lOНДI<255A I ЮНДК35Т5
Характер воздеnст
вня в r с I н в с I в в с н
Маrнитный поток, создаваемый пОстоянным маrнитом, меняется
с течением времени и при воздействии внешних условий: маrнитных
полей, механических наrрузок, температуры, радиации, влиянии со-
седних ферромаrнитных масс, изменениях маrНитноrо сопротивления.
РазJIНчают структурную и маrнитиую нестабилъность. Структур-
ная нестабнльность связана с кристаллическим строением, фазовыми
превращениями, уменьшением внутренних напряжений и друrими
причи ами. Маrнитиые свойства, изменившиеся в результате струк-
турнои нестабилъности (структурное старение), Moryт быть восста-
новлены только реrенерацией структуры, например, путем повторной
термической обработки материала.
Степень CТPYКTypHoro старения для различных материалов весь-
ма различна. Структурную стабильность сплавов типа альнико мож-
но повысить частичным снятием напряжения посредством отпуска
мarнитов ри повышенной температуре с последующим медленным
охлаждением.
Причина маrнитной нестабильности состоит в изменении маrнит-
ной (доменной) структуры вещества, стремящейся к установлению
устойчивоrо термодинамическоrо равновесия как во вреМени (Mar-
нитное старение), так и при изменении внешних условий. Маrнитная
нес;абильность может иметь обратимый инеобратимый (rистерезис-
ныи) характер. Если после возвращения внешних условий к исход-
ным маrниmые свойства восстанавливаются, то имеют место обрати-
мые изменения, при наличии rистерезиса необратимые. Необрати-
мые изменения, вызванные маrнитной нестабильностью, можно уст.
ранить повторным намаrничиванием материала.
Маrнитиое старение происходит по закону, близкому к Лоrа-
рифмичесКQМУ. Количественно оно зависнт от формы кривой раз-
маrничввавия, относительных размеров маrнита (положения рабоqей
точки) и внешних условий, в которых находится материал: темпера-
туры, механических напряжений и т. п.
Изменение маrнитной индукции c == [ BIB] .100%, вызванное
маrнитным старением за время т, в рабочей точке с координатами
В, Н можно приближенно оценить следующим выражением:
р
Маrнитное старе- 0,5 1,0 1 ,7 0,2 0,6 1,5 0,2 0,4 0,6
ние fic, % 8 12 2 4 12 2 3
азмаrничивание 4 4
tJp, %
8*
116
Х аракте ристики .мac?HиTHO твердых материалов
,
[r 11. 1
"1.=11]
СI..аOJlЛЬ)IOСТЬ 110СТQЯННЫХ .маени'тов
117
Продолжение табл. 1-18
Характер воздеlст-
вИJI
ЮНДК35Т5БА
в I с , н
в
ЮН Д К3817
с I н
ЮНД4
в I с I н
размаrничивания), степени предварительноrо размаrничивания, а
также (в общем случае) 6т 0 д6 .. "
В. табл. 1-19 приведены значения температурноrо коэффициента
маrнитной' индукции в точке максимума ,маrнитной энерrии для
'сплавов ТИПа' альникО';' ..
Маrнитное старе- 0,2 0,5 0,8 0,1 0,3 0,5 1,0 2,0 3,0
иие f\c, % 2 4 5 1 2 4 8 15 20
Размаrничивание
f}p, % ,
Таблица 1-19
, Температурный коэффициент индукции сх.в в области максиму--;а
.чаенитн.оtl энереиu в указанном температурном интервале, %/ с
практическое отсутствие маrнитноrо старения, т. е. маrнитную ста-
бильность свойств во времени при неизменных внешних условиях
(с точностью до 0,1 %).
. в тех случаях, Kor да к стабильности маrнита предъявляются
особенно высокие требования в сочетании с большими возможными
изменениями внешних условий (механические и температурные воз-
действия), кроме частичноrо размаrничивания, маrниты подверrают
температурной обработке и механическим воздействиям.
Температурная обработка состоит в том, что маrнит после чаСТJfЧ-
Horo размаrничивания 3----5 раз наrревают и охлаждают до темпе-
ратуры несколько выше и ниже наибольшей ожидаемой. Особенно
большие изменения наблюдаются при этом после первоrо цикла,
последующие сказываются значительно меньше. Механические воз-
действия также повторяют несколько раз, при этом они не должны
превышать максимально возможные при эксплуатации. Размаrничи-
вание современных маrнитно-твердых материалов за счет механиче-
ской наrрузки обычно не пре ышает 1 %.
в результате маrнитной стабилизации (частичноrо размаrиичи-
ванин, термообработки и механических воздействий) удается умень-
шить необратимые изме ив . маrнитной, индукции до сотых долей
процеита;
Дальнейшие изменеQИЯ маrнитных свойств стабилизиров аиноrо
маrнита в некотором диапазоне изменений внешних условий (темпе-
ратуры, напряженностн поля, механических воздействий) обратимы.
Эти изменения можно оценивать соответствующими коэффициента-
ми, например температурным коэффнциентом маrнитной индукции
B
сх. в == Bd(} ,
Температура, ос
Q
00
Матери л + '+ 8 8
+ + g . (.о
Q I I I
00 Q I $
l' i 8 8
C"I с':)
ЮНДl(24 +0,015 ,020 O,OI5 ,O23 о.озо I ......0,037 ,O44
ЮНДК25БА +0,015 ,020 --4>,015 o, 023 ,ОЗО o, 037 O,O44
IОНДК35Т5 +0,025 +0,025 ......() . 008 0,015 Q,OI9 ,024 --т-О,О28
ЮНДК38Т7 +0,020 +0,020 ,OO6 O,Ol1 0,017 ,022 O,O26
ЮНДК35Т5БА +0,025 +0,025 "OO8 0,015 ..-.4),019 o, 024 O,O23
ЮНД4 +0,020 +0, U20 o, 020 0,026 ,033
(1-21 )
. . D
Для маrнитов из феррита бария и 'сплавов P -Co температуРНЫ
коэффициент' маrнитной индукции не зависит от положения рабочеи
ТОЧКИ маrнита и равен О,19%/ОС дЛЯ ферритов бария и O,015%/oC
для маrнитов из сплавов Pt Co.
Для металлокерамических маrнитов на базе Fe-Ni-Аl Со марок
MMK1 MMKll ав среднее составляет 0,035 O,48%/oc.. .
Для сплавов типа ЮНДК24 и ЮНДК35Т5 ПрИ О Jlаждении 01
20 ДО 180° С необратимые изменения индукции в раб04ей- точке
доходят ДО ......16%, оБJ}атимые изменения составляют ......8++6%.
При HarpeBe от 20 до 6000 С маrнятов ИЗ' тих сплавов необраrимые
изменения доходят до ......6%' обратимые до ----15%.
Приближенную оценку сх.в, обратимых dBo(}lB20 инеобратимых
. Вн'{} / В 20 изменений маrнитноЙ индукции для любой рабочей точки
маrнитов из сплавов типа альНико можно получить, если известны
температурные зависимости остаточной маrнитной индукции
( Br{}IBr20) и коэрцитивной силы (d H C'д/ H C20) материала.
Если dB r {}/B r20 <O,. Hc{}fHc20<{), то
'. :.
rде В ---- маrнитная индукция при начальной температуре; dt) из-
менение температуры; B ---- изменение индукции, вызванное изменс-
нием температуры на dt).
Подобным образом прин то оценивать изменения и друrих па-
раметров...... коэрцитивной силы Н с, удельной маrнитной энерrии
W maж И т. п.
Для маrнитов из сплава альнико температурный коэффициент
маrнитной индукции зависи кроме химическоrо состава и структу-
ры материала, от относительных размеров маrнита (коэффициента
BO{) . 8r{J fA.'
В 20 B r20 ....' + f!r.rev
dB H {} AB f!r.ret1
...............
В 20 Br20 f!' + tir.rev
(1 22)
(1 23)
118
х арак терll&f'шш, JШ2IШТIIO-тверды.х .AUJтериалов
{F 'д.' 1
. 1 ! 1]
Стабильность постоянных .маениТО8
1I9
Коrда АВ r6/Brto>O, АН С(}(Н С20<О,
А ВО{} ABr(J АНс{}
............... +
В 20 B r20 Н С20
о
.....
со
::f
::s:
;:R
\о <:)
с.5
<о
-1-
00
...--.
I
<:u
t::S
<:о
c:u
;::t
<:о
:о
;::t
a::s
о
;::t
;::t
::r
о)
о
;::t
;::t
;::t
::r
c't:)
;::t
<::)
:3"
О
t::S
о
cu
;::t
c:u
;х::
<:u
о)
;::t
cu
О
.о
.".
:s
f.)
о
а
J1r.reo
J.t' + J.8.r,reo
(1 24)
ABh-ь H с(} ,__ k J.t r.rev )
-в;;: === н с28 \р' + k ---- J1' + J1r .reo ·
Если ABrfj/Br2o<O, AHc{J/Hc20>O, ТО
( 1- 25)
l:1Boo B,.. .....' + Hcf) k (1-26)
.
В 20 Br20 J.t' + J.tr .rev Н С20 J.t'+k'
BH{} Br-b J.t r .rev (1 27)
B2i) BrtO J1' + J.tr .rnJ
Температурный коэффициент индукции ав (-&r--{}-t) в интервале
температур -&r---&l ВЫ:ЧИCJIЯется по формуле
AВ0(6 1)
аВ(61 tJl) == В ' "/ОС. (1-28)
J(-Ь1 61)
Экспериментальные данные о температурных изменениях ВТ и
Н сВ приведены в табл. 1-20. Кри таллическая текстура инебольшое
измеиение химическоrо состава не ВЛИЯЮТ на температурные зависи-
мости.
ИНОf.rr.а при 9Ксплуатации постоянные маrниты в течение про
должителъноrо времени под ерrаются ВОЗАеАствию ВЫСОКИХ темпе
'ратур. это происходит, и апрRllер , в .rr.атчиках и ВСПОЛНJIТeIIЪRЫХ ме-
ханизмах ДJUI KOвтpo.1Ul В автоматизации современных эверreтиче-
ских установок, химических провэво.rr.ств, во МНОfИХ приборах для
научных исследований, в самолетах, ракетах и космических аппара
тах. Кроме тoro, маrввты нarpeваются при заливке их силумином
АJlЯ Кpe1IJIевия в маrнитиой СИC'reме. Поэтому знание поведения по--
стояввых маrнитов при высоких температурах и опре.rr.епепие верх-
вero пре.о:еJl8 рабочей температуры имеют большое практическое
значевие.
При повышенных температурах (выше 2ОООС) наиболее прием-
JlемыIпI 8ВляmСJl CDJI8ВЫ типа ЮНДК24 и ЮНДК35Т5, так как на-
ряду с высокой точкой Кюри (около 85<rC) эти сплавы обладают
высокой структурной устойчивостью. До 5000С в этих cnлаваI не
иаблюдалось структурных изменений, ВЛИЯЮЩI!Х на маrнитный поток
(при испытаниях в течение 1 rода). При более высокой температуре
время работы постоянных мarнитов оrраничено.
Для работы при высоких температурах (до 550 6500C) Mar-
виты подверrают специaJIЬRОЙ структурной и маrнитной стабилиза-
ции. После стабилизации маrниты из сплавов ЮНДК35Т5,
ЮНДК35Т5БА и ЮНДК38Т7 стабилъвы в течение не менее 1 0000 ч
ри 55О 0 С, 1000 ч при 6ОООС н 50 ч при 6500С. При 500 0 С и ниже
время работы маrнитов не оrраничено.
о'> 10 О о ф
о ..... ..-4 ..... 1l:) 10
I I t I I t , I
о о ас ас
о 10
о . ф о
<о ..-4 .... 00 ..-4 ('t) i
, , I J , I I
о 10
О О 10 .
8 о - tt:) 00
..... t-- 00 10 00
I I , , I I I I
c-t со 10
О О О со
i ф о
10 ('f') ....
u 1 + i I I I I
о
ai
о-
>.
foo О О 10 Ф 10
CIIS ('f')
о- 8
00
r::: c"f f + I I I I I I
::а
с>
Е--<
О О О 00 10 00 10
('t) .... о о о ('t) <о
I + I f f I , I
о о о о о о о о
a.n 10 tt:) a.n
, c'of . о) ..... ..... .... ('f') ('f')
+ I + I + I :+ +
10 10 It)
-
10 ..-4 Ф ф
i + J + t + I ++
=
foo
О О о
:х::
<3 са :t: 'tt
""""" " """"" ....... ....... ....... " .......
:%: t ! ::r: t
....
... :t: ... ... ::r:
о
... <] <J <3 <3 <3 <3 <J <1
'х3
<з
10
t:; Е--с f--.
са 10 00
:s: c'of ('t) ('f)
о- :::.:: :::.::
t:1 t:1
CIIS
:r: ::r:
Q Q Q Q
120
Xapaк.т.epцc,!и ц AUUнит.но .,вердt!!х т. J?ЩlAов
[r л, 1
1 J2]
J eTQQи a расчета технолоеическ.ой точности
121
Маrниты И ..СIJJlаво.в ЮНДК24 и ЮНДК2 БА ст б ны. не ме-
Нее 1000()' q .ЦP 500 Ь С; 1,000 ч при 550 0 С и 50 ч при C. Об.щее
CTapeH e кarни.тQ (--структурное JI М8rнит ое) за это е,МЯ не npe
восходит 1 \. При более BЫCOKO т мпературе маrни'rцыА поток
БЫСТj?О падает. За 1000 ч .при 650 С д.ц м.аr,НИТОВ из CQJJaBOB, T na
R)НД 24 вли за l OO' q пр" 700 0 С для ,маrнитов из сплавов па
IOНДI(З.5Т5 снижение маrНИТJlоrо потока состзв""яет 8 9q % .
, ,Стабилизация маrнитов для р БQТ Ы, при температур до 550
65w С заключается в провер: 'IJИJl посдео- ста:ндартЦ Й терМОQбра r.ки
длительноrо остаривания ри 55Q 6&0 С д П9слеДУ IЦ А маr ой
, стабилизации. '. , '
ОСТарива ие м rниioв из сплавов ЮНДК35Т5, ЮНД'I\З5Т ,Б,А и
ЮНДК38Т1 производя1' по режиму: HarpeB дq, 6 qo <;:, выдеg ка
50 ч, охлаждение до 6000 С, выдержка 50 ч, охлаждение до 550 С,
выдержка 100 ч, HarpeB до 6000 С, выдержка 100 ч. охлаждение до
комнатной температуры.
Остаривание маrни'FОВ ИЗ сплавов ,ЮНДК24 и ЮНДК2ББА, про
, из..воJtят по режиму: HarpeB до 600 G. выдержк 100 Ч", аждени.е до
5500 С, выдержка 100 ч, охлаждение J!.o к мнатной температуры.
После сборки маrнитные системы наМ3t'ничивают до насыщения
и подверrают маrиитной стабилизации. Для маrнитов из сплавов
ЮНДК35Т5, ЮНДК35Т5ВА, ЮНДК38Т7: HarpeB до 6500 С. вы-
держка 3 ч, охлаждеиие до комнатной температуры (3 цикла), за
тем 'размаrничивание на 5 %. Для маrнитов из сплавоа ЮНД1\ 4 и
IdНДК25БА: HarpeB до 6000 С, выдержка 3 ч, охлаждение до ком-
натиой температуры (3 цикла), затем размаrничивание на 10%.
При выдержке выше 5000 С в постоянных маrнитах прои-сходят
. непрерывные изменения кристаллической структуры, елияющие на
iiаrнитные свойства и особенно на коэрцитивную силу. Поэтому мэr-
КИТЫ, предназначенные ДJlЯ работы при температуре выше 500.э С,
дdJJж'IIы. н'меть рабо ую точ\<у Bblw:e максимума маrн тIiOЙ.. энерrии.
М. мальные допустимые отношения 1>азмеров маrнитов l/VS
равны 1.,6; 2,1; 1,3; 4,0;; 3,7' для маrнитов из сплавов ЮНДК35Т5,
ЮндКЗ5Т5БА.. ЮНДК38Т7, 'Юt.lДК24 и' ЮНДК25БА COOTBeТCT
венно. I }'. l'
Структурные измене.ния при 5500 С, а в сплавах типа ЮНДК35Т5
и при 6000 С MorYT привести к 'некоторому повышен"ю маrнитноА'
,) кндукции при повторном намаrничивании до насыщения после вы-
I держки (вследствие упорядочения структуры). Однако' увеjНfчение
индукции в результате общеrо старения маrнитов (без повtоp1l0rо
намаrничивании) обычно не превышает 1 % даже в тех случаях,
коrда повторное намаrничивание дает увеличение индукции более
чем на 10% (чистое структурное старение).
Имеются некоторые данные по исследованию влияния радиации
на свойСtва маrнитов. Так, например, после действия на различн е
маrнитно-твердые материалы быстрых нейтронов в. количестве
3.IOt1 l/см 3 в течение 12 дней изменения индукции находили ь в
пределах поrрешности измерений.
. Свойства маrнита MorYT существенно измениться в результате
взаимодействия с друrими маrнитами или ф-ерромаrнитными масса-
ми. Поэтому при хранении или эксплуатации маrниты надо обере-
raTb от операций TaKoro рода. ,
Пробл.еМ'а стаб лЪности" маr}{итно твердых ма ериалов и маrнит
" ыx систем изучена дал ко не ПОЛН СТЫQ. ,Практически чаще Bcero
:fIаиб льшиil инт ре представляют темпер.атурные зависимости не
I'Iостоянноrо маrнита, а М8r,НИ1'НОЙ си. темы, т. е. маrнита с apMaTY
рой из маrнитно-мяrкоrо териа..1Jа. Такие данные MorYT быть полу-
. 'ч'ены только 1:Ia оса\)ва'JiиJt $)<сперимеJJТ }lЬНЫ ,исс едований маrнит-
ных систец. Пряме1i1r 1iая- ДЛЯ эtQrо измерительная аппаратура
, '1l0лж а 'об rtеЧRваrl? вЫсф<ую: qуй т,вительность (порядка 0,001 Тл)
и ВОСЦРОНЗ80ди'МQСТЬ Р ЭУ Ь,Т, 't6в. МЗ.м Р' ний ,в пределах 0,01 0,02%,
'необходимо' имe1i tnецйа-льнШ TepMO · и криостаты и т. п. Для по-
лучения достоверных pe Y T TpB p этой бласти необходимо TaKJКe
наkопленне БСЩЬn10rо С1'атJtcтНЧ С Qrо м териала, что является чрез-
'вцчайно трудо м ой 'заД 'qей.,.:' '. '. .
., ,
, .
1-12. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕхнолоrИЧЕСКОЯ ТОЧНОСТИ
. 'И 'ТЕМПЕРАТУРНОЯ СТАБИЛЬНОСТИ РАБОЧЕrо ПОТОКА
МАrнитных СИСТЕ
Сложность физическоrо взаимодейст'вия маrнитных и конструк-
тивных пара метров, отсутствие нормативных данных по точности их
формирования затрудняют изучение механизма образования суммар-
ной поrрешности' рабочеrо nOToka маrНитных систем в услови.ях се-
рийиоrо произnодС1ва. : . .
Это приводит К увеличению сборочно-реrулировочных работ при
функциональном соrласовании выходных параметров маrнитных
систем с соответствующими звеньями приборов.
Чтобы преодолеть эти трудности необходимо: исследовать влия
иие производственных поrрешностей конструктивных параметров и
са'Ойств маrнитио-твердых материалов (МТМ) на точно(;ть и CTa
БИЛЬНОСТh рабочеrо потока н разраБотать научно .оБО 08анные тех-
нолоrические решения, направлеНJiые на повышение ,качества м-вr-
нитных систем в условиях серийноrо производства.
Реше.ние этих зад.ач базируется н.а основных положениях теории
точности производства и теории точности приборов [1 2].
Использование известных методов расчета систем с постоянными
маrнитами позволяет пред.ставить ПQТОК Ф в рабочем зазоре как
3.I!IaJlитическую функцию вида
ф == F (qд,
(1 29)
i:t-де ql ---- первнчньrе маrнитные параметры 'МТМ и конструктивные
'размеры маrнитной системы (/== 1, '2, Э, ..., п).
>' Так как для систем с постоянными мвrнитами в области номи
3 нальных 'значеltий параметров ql 'фуНкция (1-29) линеаризуема, то с
учетом вероятностной природы производственных поrрешностей
1
боф == х
122
ХарактеристulШ JШ2нитно твердblХ матерuaAО8
[rA. 1
f 1 1 1]
Методшса расчета теХlЮ.AOШlteСкoU r04UШCnl
123
КОНСТРУКЦИЙ маrнитныx систем (рис. 1 69). При вычислении
каждоrо МТМ удовлетворялось условие: tg ac>tg C:tci.
Фиксированные значении
tg а для каждоrо МТМ при-
Beдeны на рис. 1 70. Требуемое
значение 't обеспечивалось на-
при)Кевво стабилизиру
щеrо маrнитноrо ПОJlИ Нет, ко-
торая обычно АдИ иccJIедуемых
литых МТМ выбирается в пре-
деJlах 0,1 .5 Н ев .
При дискретном изменении
Н СТ С maro.. 0,1 Н еВ получена
область изменения 't в преде-
лах ()""",,15%, что совпадает с
ре ко МeDAaцRИКИ по выбору
степени стаБИJIизации для ос-
новных марок МТМ, приведен..
ными в [1 6, 1 7]. При вычис
ленив коэффициентов влияния
вида N ф в качестве исход
Ql
ных данных использовались
номинальные значения норми-
руемых параметров МТ М
(rOCT 17809-72).
Знак коэффициентов влия-
ния вида N ф определяется с
Ql
учетом знака приращения фун-
кции F(qi), вызванноrо откло-
нением соответствующеrо пер.
вичнoro маrНИТ80ro параметра.
Результаты расчета (коэф-
фициентов вJlИЯНИЯ) покаэате-
пей чувствительности рабочеro
потока систем к пorрешностям
свойств lIarввТOB из ИСC.lедуе-
мых MT стаБВJIИзированвых
при заданном ОТНос и тeJlЬИОМ
разма представа-
ны на рис. 1-70 в виде ceMeI
ства rpафнческих зависимостей
N ф ==/(1:, tg а).
f1i
ПOJlЬЗУJICЪ этими rрафяка.
ми, еще на этапе поверочноrо
расчета маrнитных систем по
предварительному вычислен-
ному значению tg а и ПРИШI-
тому 't можно определить K
эффициенты влияния поrреш-
Xl/
п п
N 6б,,+2 rQ:ll N ф kQJ N ф k qk 6rщh,'
Qi t t ] k Q J j qlt
' 1 i 1
( 1-30)
l{ля температурной поrреll1НОСТИ маrнитноrо потока имеем:
п
== Nф a qi ,
1 1 fi
(1-31)
причем
N q{ ____ дР (qt>
ф q, ф дql
И боф == б ф /Ф; Б Оqi == БQi/qt. (1 33)
В выражениях (1-30)----(1-33): l}оф суммарная относительная
производственная поrрешпость потока Ф; ф---- коэффициент темпе-
ратурной стабильности маrнитной системы; N ф ---- относительный
Ql
коэффициент влияния отклонения первичиоrо параметра на поrреш-
ность потока в зазоре; БOq i ---- относительное безразмерное значение
поля допуска i-ro пррввчноro оараметра; q i ---- теипературный коэф-
фициен'( i-ro первичноrо параметра; Ф, qi номинальное значение
маrнитноrо потока в зазоре и первичноrо параметра маrнитной си-
стемы; б ф ' б q l---- значения полей допусков маrнитноro потока в ;-ro
первичноrо параметра; k ф ' k 91 ---- коэффициенты относительноrо рас-
сеивания производствеввых пurpeшвостеА потока в зазоре в i ro пер-
вичноrо параметра мarвитвой системы; r 9 {lk ---- коэффициент попар-
ной корреляu.ви между ороизводствеивыми поrpешвостями парамеr-
ров qj и q., ВХО,lJ.ЯЩllX В полное множество параметров qi маrнитной
системы.
Таким образом, для расчета нвтересУЮЩИХ нас поrpеmностей
боф и а ф необходимо иметь: зиачения коэффициентов влияния по..
rpeшностеА основных аараметров рассматриваемоrо МТМ; достовер-
ные Аавиые о теХ80JJоrнческих и температурных отклонениях ero
параметров Br, Нев, Bd, Hd. '
Для определения N ф следует построить математическую модель
ql
маrнитной системы. Эта модель по существу является аналитическим J
описанием рабочei A1IпраllllЫ постояниOl"О маmита.
Если учитЫвать досТаточнУ1О СЛО1К8ОСТЬ математической модели
системы со стабилизированным ..arиитом НЗ литых мтм (позиции
5 } 1 на рис. 1-69), дли опреАелевня относительных коэффициентов
DЛИЯИИя. первичиых маrивтных параметров на параметр Ф был ис-
пользован метод численноrо дифференцирования [1-9].
Для вычисления коэффициентов влияния вида N ф на ЭВМ
Q{
была разработана схема проrрЭIIМЫ расчета для области реальных
(1 32)
88" искоl",/К ."Н6IX
Br,Hc,8tJ,IIC,1.9fX- (/уст "4п TZ)
6иl,р .,-.; е Т. (i- ',Z,$,'I.5)
tf i > $I"d
Hcr-1еНс; r a o,1;D,%;O.1,fJ,IIiO,S
'j- Bd. Hd./B,."'
«=(Zff ')/t
6"yи Hи р,.,. =8,. (1---а)/Н с
. В.,..си1Ш......
В:. -(l/2a)(l( "K'f-') , и
K28r+Hetg
-*a 8,. Не tgac
I
JJjtyиc ':41 ue
9 6A,4/1ItlK.+ -Р.), Ht
K,.B,.+tglt(lic al(.,);p'.M В,. +t
10 B".8A/p,.Hcrtga /(p,.+t9 t)
1'= ' 8н/8л
для
8".слrllиlJ
N".r -8,./8/11 ( 8,.,/ 8,.)
12 ."". Hc/tlJ! (48,.,jA/lcJ
IIф-НJ",.;. '",/JJ8d) zIl,J!8,JllWAH,)
nt.,..
r,8A,8A, r,N_8r' "&'''' (....."
.<46
Осmано6
Рис. 1-69. Схема nporpaMMbl рае-
чета к ицвента 8&RЯНИЯ ввА8
N ф .
i/t
124
х арак TepиcTuки мйэнитно-тве рдых Maт l:laAO
[[' Л. !
I 1 11]
eToдuxa расчета технолоеической точности
125
'l:
0,1 а) O,Z
'1:
0,1 5) O,Z
"
0,1 6) lJ,z
ностей основных пара метров пиrых МТМ на поrpешность потока в
рабочем зазоре.
, Найденные коэффициенты ИCnОЛЬЗУlOтtя для определения опти
мапь.ных сочетаний первичных reометрических и MarHHTHblx napaMeT
po позволяющих уменьш"ть чувствитеЛьность маrнитных систем к
ПРОИЗ80дственным и 1'емпературным поrрешностям, а также
для оценки качества маrнитных систем в условиях серийноrо произ
ВОДСТ8а.
В ачестве критерия чувствительности параметра Ф маrнитноА
п
системы с некоторыми допущениями взята функция z == N (1 3J.
j:=:1 Qt
Из рис. t 7Q видно, что минимум этой функции, а следовательно,
и минимум теХНQлоrическоrо разброса параметра Ф в основном
определяется степенью размаrничивания постоянных маrни
тов 1'.
Таким образом для разнообразных систем с постоянными маrни-
тами из литых МТМ аналитически найдена область значений '" ==-
==3710%, обеспечивающих построение оптимальных по точности и
стабильности технолоrических процессов. Это совпадает с peKOMeHдa
циями, принятыми в практике производства маrнитных систем [1 6,
1 7] .
Известно, что значения производственных 11 темпер турных по-
rрешностей параметров МТМ на два-три порядка превышают ссст.
ветственно эна ченвя относительных допусков . коэффициентов .:JИ.
нейноrо расширения rео.метрических размеров маrнитно;1 системы.
Учитывая это, а также результаты исследований, проведенных в [1-2,
1-11], расчет а фи б оф проводится по соответствующим отклонени-
ям параметров маrнитноrо материала.
Данные о допусках и температурных поrрешностях основных Mar'.
нитных параметров литых МТМ, которые не указаны в нормативных
документах, получают на основе статистическоrо анализа производет-
венной партии маrwитов. .
Пример. Определить производственную и температурную поrреw-
ность рабочеrо потока для rотавливаемоА серийно маrнитной си-
стемы с ПОС10ЯIШЫМ маrнитом из ЮНДКЗБТ5 размером 16Х8х8 мм 3 .
Расчетное значение tg а== 18,75 MKr/M, степень размаrничива.
ния 7%.
С целью получения статистИЧеских Аанных о точности формиро-
вания основных маrнитных парамеТр08 сплава ЮНДК35Т5 БЫЛQ ис-
следовано 166 образцов ПрОRЗВOд твевноА партии маrнитов. По виду
распределения пара метров Br, Н.в, . Bd, Н d, а также cor ласно про-
.0,7
0;6
0,5
D,JI.
0,3
O,Z
. о
P,
0,6
D"i
D,.
lJ,3
1,2'
8,'
О
.... 0,1
o,z
0.,7
0,6
0.5
о,ч-
0,3
.O.,Z
0,1
О
IЮН15дкzц.1
о
, i
Рис. 1-70. Зависимость коэффициентов влияния вида N Ф 01
r i
степе,НИ размаrничивания 't и конструктивноrо исполнения маrнит-
JlЫХ систем tg (1..
а ---ЮНI5ДI\24; 6 ЮН 13ДК24; 8.... ЮНДК35Т5; е ЮНI4ДК24Т2: 'д...
ЮНДКI8; (1--- ЮНI5ДК25БА.
0,1 O,Z
Z)
0,05
"t"'
0,1
iJ)
о
't*
47 4Z.,
. }
]26
х арак.териС'1UIШ AUJ2ниТН Т8ердЬtx .AUlтерШJ.AО8
[ r А. 1
2 1]
Общие tЮАО2UНJlЯ
127
верне ПО критерию х 2 ;увкцви распреЯeJJeВИЯ соответствующих reпе-
ральных совокупностеи являются нормальными, т. е. kq == I в k ==
== 1 [ 1 21 . l Ф
Но альпые значения осповпых параметров ЮНДК35Т5: ВТ ==
O,89 Тл, H cB ==I07 кА/и; B d ==O,54 Тл; Hd==63,7 кА/м; относи..
тельпьrе допуски: OB, ==0,24 (::f:: 12'); 3 0в с В 0,3 (:!: 15%); б в ==0,34
(:t 17%); б онd ==0,36 (:t 18%). d
Полyqенные коэффнцкепты корреляции значимы при 95%-ном
уровне доверительной вероятности: , В н == 0,48; ' В . д == о 78.
r-e ' ,
' н cBHd ==0,77.
Температуриые отклонения параметров сплава ЮНДКЗ5Т5 со-
ставляют: ав, === O,O'67°kr с; ав 13=== O,OI4,rC; а. ==
== 0,008%/O с; ан d=== 0,016%r с д я интервала темпер:тур
+207 +2fXr' С.
. Коэффициенты ВJIJIятrя определяются из рис. 1 70, в ДЛJl значе
НIm: tga===18,75 мrr.r/и и ==7'L; NфR ==О,025; N ф U ==......()О25.
N ..". 'IJ еВ "
ФВd==N фн ==0,52.
Q'
о t + I 8 10 12
По формулам (l O)t (l Зl) иах;одим:
6ОФ == :i: 12% и == O,OI3"IOC.
"'12.5-
.. fJ .1fI'
.Н! 1 I I f ..., t....t' '
з ...... .....
2 ...... ....... """"""
.-;3 ...-- ......
......:::
./
J f;'
J .J' '" lOffIlK:J5T5
! ""
На рис. 1 10, а, б ореДСТ8влевы результаты аналоrичных расчетов
для реальных конструкций мanштвьп. систем, имеющих tg а == 12,5;
25; 31,25 MKrB{1I, при стабилизации их раэкаrничиваlОЩИII полем, при
этом ("t==0+10 )_
Резу JIЬTaTH расчетоjJ па р1lc. 1-71, а Dокаэывают, что при суще-
СТВУЮЩИХ допусках иа поrpemвости маrвитвых параметров МТМ
производственная DоrреmвOC'fЬ боф определяется в осноином: степенью
размаrниllИВaИИJI '( 11 мало завИСИТ от ICОlIструктивноrо исполнения
маrнитвоА системы.
Таким образом, степень размаrнвчивавия 'f ивnяется важным
конструктивно технояоrическим фактором, который позволяет в про-
цессе производства маrнитных систем получать заданную величину
технолоrическоrо разброса параметра их качества ---- потока Ф.
Однако, как следует из рис. 1-71, 6, степень размаrничивания 't
определяет также температурную поrрешность рабочеrо потока в
маrнитной системе. Поэтому целесообразность приведения к «нулю>
техflOлоrическоrо разброса параметра Ф вео6ходимо рассматрива ть
также с точки зрения получения заданной температурной стабильно-
сти систем с постоянными маrнитами. Вопрос выбора степени разм ar-
ничивания должен решаться совместно с требованиями, преДЪЯВJIЯ"
емымИ к маПlИТ1lЫМ системам 00 точности и 1'еllDературиой стабиль-
ности в УCJIовиях серийиorо производства. Это особенно важно при
разработке прецизиоивых маrRитных систем, повышение качеCiВ3 и
надежности которых неразрывно свизано с обеспечением их взаимо-
заменяемости по физическим параметрам в соответствующих звеньях
приборов .
..1!t-1IJ
'/5 -10
.-тё
'
25
[ . t [ .
r r '"
....!r. ,.
./ V // ta« Nfl
./ /
v / rJ 12.5 ,
/ / V) . 2
, / 1/ J
./ ....v ,'! 31.25
/2 V,
IV
J '''' '&'
а)
rЛАВА ВТОР,АЯ
КОНСТРVКЦИИ млrнитных сисrЕМ
с ПОСТОЯННЫМИ млrНИТАМИ
2fJ
2-1. 06ЩИ)! ПОЛОЖЕНИЯ
15
О 2
'f 6 8 10 12 о'"
б)
Постоянный маrнит в ПОД8ВJlяющек большинстве случаев снаб.
жают маrнитной арматурой, формирующей поле маrнита в соответ-
ствии с назначением устройства lIЛ1I защищающей ero от воздейс r-
вия внешних поnеА. Маrnит с арматурой образует маrиитву!о систрму.
Принято различать следующие основные элементы маrнитвой арма-
туры: поJlюcный наконечник, сердечник, ярмо, термомаrlJИТИЫЙ Ш) вт,
маmитиый экран.
Конструкция маrвитвоR системы существепво зависит от объема
производствз. Мзrnитные системы крупносерийноro и MaccOBoro про-
рИе йЗ ВаИСИМОСТЬ температурной (а) R технолоrической (6) по-
раметра качества . от стeueпв размаmИtJВвання 't и
КОНСТРУЦИВ: кзrииТRЫI СИСТeJI.
128
Koн.CTpyк..цuи .маен.итных систем
[ТА. 2
изводства конструируют с учетом применения технолоrических ПРИ-
емов Maccoвoro производства: прессования, сварки, штаМПQВКИ,
литья под давлением, опр.ессовывания пластмассой и конвейерноi
сборки. .
Маrнитные системы серийноrо и мелкосерийноrо производства
конструируют так, чтобы по возможности исключить технолоrиqe-
ские приемы MaccoBoro производства. Здесь широко применJ,lЮТ фре-
зерование и токарную обработку вместо штамповки и склеивание
вместо сварки. Поэтому маrнитные системы крупносерийноrо произ-
водства обычно совершенно не похожи на мелкосерийные маrнитные
системы TaKoro же назначения. \
Область применения постоянных маrнитов охватывает мноrие
отрасли промышленности: приборостроение, электромашиностроение,
радиоэлектронику, аппаратостроение, производство средств связк
станкострссние и мноrие друrие. Крупнейшими потребителями по-
стоянных маrнитов являются предприятия приборостроения и э ск
тромашиностроею-!я. Возможно, что в ближайшее время потребите-
лем постоянных маrнитов станет и траЕСПОрТ.
2-2. млrНИТНЫЕ СИСТЕМЫ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Постоянные маrни rbl применяют в электроизмерительных прибо.
рах непосредственной оценки, приборах для измерения неэлектри-
ческих величин электрическими методами, компасах и различных .из-
мерительных приборах и устройствах,
В из.мерительных приборах постоянные маrниты ВЫIJОЛНЯЮТ сле-
дующие функции: создают рабочее поле в измерительных механизмах
маrнитоэлектрической сист мы, вращающий момент в измерительных
механизмах ИНДУКl1ионноА системы < (тахометрах, расходомерах и
т. д.), тормозной момент в счетчиках электрической энерrии, проти-
водействующий момент в у.стройствах «маrнитной пр ужины:., син-
хронизирующий MOt4eHT в маrнитных муфтах и демпфирующий мо-
мент в маrнитно индукционных успокоителях. В зависимости ')т
назначения маrнита к ero материалу предъявляются различные [ре-
бования. Материал маrнитов, применяемый для измерительных меха-
низмов и для создания TOpM03Horo момента в счетчиках электричес-
кой энерrии, должен обладать высокой стабильностью параметров во
времени, высокой плотностью маrнитной энерrии и возможно меИЫUt.:if
зависимостью свойств от темпераlУРЫ. Поэтому здесь 8 основном
применяют литые н металлокерамические сплавы типа альнико, .1еrи-
рованные титаном. ниоби м и друrими элементами. В дешевых при-
борах MacCOBoro выпуска 8\fecTO альнико применяют литые и MeraJl-
локерамические сплавы типа альни, леrированные медью, креМНИС:\t и
друrими элементами, так как спnавы альни не содержат aoporoJ'o и
дефицитноrо кобальта.
Подвижные маrниты лоrометров, отличающиеся малыми разме-
рами, выполняют из металлокерамическоrо сплава типа альнико или
из деформируемоrо сплава викаЛлой. Материал этих маrнитов до..1-
жен иметь возможно большую КОэрцитивную силу и малую плотность.
2-1}
Маенитные системы изJtеритеАЬНblX приБОРО8
129
Зависимость маrнитных свойств от температуры не имеет здесь
решающеrо значения. Поэтому ДЛЯ подви ных мзrннтов можно при-
менять маrннтно-твердые ферриты. Стрелки обычных компасов, ха-
рактеризующнеся большим отношением длины к диаметру, выполня"
ют из деформируемых сплавов, а крупные маrииты датчиков дистан-
ционных компасов авиационноrо типа ---- из сплавов ТIIП8 альнико.
Маrниты демпферов и wаrнитных муфт,- отличаюiциеся, как пра-
вило, малым отношением длины к пери метру, выполняют из мате-
'риала С высокой коэрцитивной силой. Здесь наиболее употребительвы
литые сплавы типа альни и альнико и ферриты. .
По yrлу раствора ш алы маrнитные системы с внешним O'tноси"
тельно рамки MarHHToM принято делить на системы с малыM (по-
рядка 5----100)' средним (порядка 900) и большим (порядка 270
3000) уrлом раствора. Системы с малым уrлом раствора используют
в осциллоrрафах, системы со средним уrлом раствора ---- в электро-
измерительных приборах, а системы с большим уrлом раствора ---- 8
приборах для электрическоrо измерения неэлектрически величин,
преимущественно в приборах лоrометрическоrо типа. Конструкция
маrнитной системы с большим уrлом раствора шкалы значительно
сложнее, дороже и менее ,'ехнолоrична, чем конструкция маrнитнай
системы со средним уrлом раствора. Поэтому системы с большиr..
yr лом раствора применяют в основном aM, rде из-за малоrо rабари-
та корпуса приходится любыми средствами увеличивать yrolJ раС180-
ра шкалы, чтобы обеспечить ее ,.ребуемую длину.
По форме маrнитноА цепа маrнитные системы из ерите",ьных
приборов с внешним маrнитом МОЖНО разделить на скабообразные,
С-, О-образные и стержневые. Маrниты классической подковообраз-
ной формы в настоящее времи практически не прнменяются. Общая
тенденция развитии маrнитных систем измерительных механизмов со-
стоит в приближении маrНИ1а к рабочему зазору, так как при этом
уменьшается рассеивание маrнитноrо потока. Однако у систем с
внешним маrнитоы реализация этой тенденции приводит к усложне-
НИЮ и удорожанию конструкции и уменьшению ее технолоrичности.
Поэтому выбор конструкции маrнитной системы для приборов круп-
носерийноrо и MaccoBoro ороизводства требует проведения технико-
экономическоrо расчета.
МаеlШтны.е' cиcreAlbl Сl(обообраэноео типа (рис. 2-1 н 2-2) ,Я ЛS:l.-
ются широко распространенными. МаrИRТЫ этой системы (рис. 2-1. а
и б) имеют форму дуrи или скобы. Среднюю часть маrнита нереяко
делают утолщенной. Форма маrнита не допускает применения мате-
pBa 08 с направленной кристаллизаnиeА. Применение материалов,
требующих термической обработки ,ИЗД ИJl в маrнитвоы поле, целе"
сообразно лишь при условии, что форма наыаrничивающеrо поля
при термомаrнитной обработке COBoaд eТ е формой маrвита, а на-
пряженность этоrо поля во всех точках не ниже требуемой велR'1ИНЫ,
что пр.а.ктнчески трудно ВЫ(JОЛНИЫО. Полюсные наконечники у систе..
мы (P1{t.;'2-t"a) npипаивают маJ'ВИ ' d обычно. с подorревом Mac
пита до 400......:.5000 С) или приваРИВ8ЮТ: I J<онqательную раеточку п()о
JПOCЦ.ЦХ -Ц9B PX O.CTeA :ЦР.ОИЗ80lЦ[Т. ц e: ilРИС()е ИIfeНИSl ПQлЮCflbl ка..
коцеtulЬ: в'. ,tЯ1fту.)J<?,пlOC е аlt<? ЧН 't сие: ы (рис, 2-1.. б)
Mi1R1 ' П ЩJQСU.ю T J ,aryi ; а"vаrИftr. iJpиkрепляm''- скобой К
JtЧ ...---. IIJ.tbllO', 1Iа .1toтopo..... ёiro1fttl1Мв4НЫ' tlОJ[ЮCilЫе 'IIKOI(ecIIf1I4
A .
-.#.
130
[r л. 2
Конструкции .ма2нитных систем
2 1]
MaZHurHble системы измерительных приБОРО8
131
кв. Маrвитвые системы нуждаются в экранировании ДЛЯ защиты
внешнеrо пространства от полей рассеивания маrнитов.
Системы (рис. 2-2, а и б) имеют маrниты прямоуrоJIЬНОЙ формы,
позвол ющей использовать материалы с направленной кристаллиза-
цией. Полюсные наконечники припаивают или приваривают к маrниту.
Окончательную расточку полюсных поверхностей производят после
присоединения полюсных наконечников к маrниту. Маrнитное рассея..
"-
Рис. 2 1. Маrнитные системы с
маrнитами скобообразной фор-
мы.
а... с малым уrлом раствора шка-
.nы; б --- с большим уrлом раствора
шкалы.
борах авиационноrо типа, часть маrнитноrо потока замыкается по
металлическим мостам, минуя рабочий промежуток. Обе маrнитные
системы конструктивно просты И удобны В сборке. Маrнитная си..
стема (рис. 2-4) предназначена для осциллоrрафов. Она может быть
выполнена как с полюсными наконечниками, так и целиком из де..
формируемоrо маrнитно-tвердоrо материала, а также изrОТОВЛl::'на
методами металлокерамики. В качестве материала для полюсных
наконечников здесь целесообразно применять пермендюр и ;t.руrие
маrнитно мяrкие мат('риалы с высокой индукцией насыщения.
Маенитные системы 8-0бразноzо типа (рис. 2 5 и 2-6) характе..
ризуются (за редкими исключениями) применением коротких маrни.
Рис. 2 2. Маrнитная система
скобообразной формы с пря-
моуrольными маrнитами.
а -- с одним матннтом; б --- с двумя
маrнитами.
Рис. 2-5. Маrнитная система
О-образноrо типа с маrнитами
простой формы.
а --- симметричная; б --- несиммет-
рнчная.
вие у системы рис. 2-2, а примерно такое же, как и у системы
рис. 2-1, б. Система рис. 2-2, б обладает меньшим рассеянием, так как
маrниты расположены ближе к рабочему промежутку, но конструкция
сложнее и больше мест соединения (стыков), создающих дополни..
тельное сопротивление маrнитному потоку. Обе системы нуждаются
в экранировании для защиты внешнеrо пространства от полей рас..
сеяния.
MtUHUTHble системы С-обраэноiо типа (рис. 2-3 и 2-4). Системы
(рис. 2-3, а и б) не имеют полюсных наконечников. Такие маrниты
MorYT быть изrотовлены только из деформируемых материалов или
методами металлокерамики, так как мелкие раковины, неизбежные
при литье, нарушают равномерность поля в рабочем зазоре. У Mar-
витной снстемы (рис. 2-3, б), применяемой в комбинированных при-
Рис. 2-3. Маrнитная система С.
образноrо тИпа.
а... ординарная; б --- комбинированная.
Рис. 2-6. Маrнитная система
О-образноrо типа с маrнитами
сложной формы.
а --- с раднальным направлением
поля в маrните; б --- с акснальным
направлением поля в маrните.
тов простой формы, допускающей применение маrнитно-анизотроп.
ных материалов. Система рис. 2-5, а обладает меньшим маrнитным
рассеянием по сравнению с системой рис. 2-5, б, так как ее маrниты
расположены симметрично о'тносительно рабочеrо промежутка, но
зато она менее удобна для применения в малоrабаритных приборах.
Маrниты припаивают, приклеивают или приваривают к полюсным
наконечникам и ярму. Окончательную расточку полюсных поверхно.
стей производят после сборки системы ярмо маrнит наконечник.
Система рис. 2-6, а с радиальным направлением поля в маrните об..
ладает меньшим рассеянием по сравиению с системами рис. 2 5, а и б,
так как маrнитЫ непосредственно примыкают к рабочему промежут"
ку, но форма маrнита здесь сложная н не допускает применения Mar..
нитно-анизотропных материалов. Во избежание искажений рабочеrо
поля маrнитЫ должны быть однородными. Этому требованию отве-
чают маrнитЫ, выполненные из деформируемых материалов или из
недеформируемых материалов, но не литьем, а методами металло.
керамики. Окончательную доводку полюсной поверхности целесооб..
разно проводить после сборки системы маrнит ярмо. У маrнитных
систем рис. 2-5, а и б и рис. 2-6, а ярмо частично выполняет функции
маrнитноrо экрана, замыкая на себя потоки рассеяния. Систему
рис. 2 6, б с радиальным направлением поля в рабочем зазоре при..
меняют сравнительно редко из-за ее сложности и зпачительноrо рас-
9*
Рис. 2-4. Маrнитная си-
стема С-образноrо типа.
132
Консrр!/l'циu Ма2НUТНШ cucreJC
[ r А.. 2
2 2]
MaeHUTHbte системы измеритео4ЬНЫХ приборов
133
сеяния потока, а также пOtому, что фОрМ8 маrнита неудобн! для
осуществлении процесса термомаrнитной обработки. .
Ma2Hи7'Нble системы стеР'JICнево2,О типа (рис. 2-7, 2 8). Маrниrиые
системы этоrо типа характеризуются большим yr лом раствора шкалы.
Маrвит имеет вид стержня с поперечным сечением в виде подковы.
Такая форма удобна для применения материалов с маrнитной TtК-
. стурой, но затруднительна для материалов с направленной кристaqx-
Jlизацие:А. Маrнитное рассеяние велико. Поэтому системы стержнево-
ro типа нуждаются в хорошем экранировании с целью защиты внеш-
aero пространства от полей рассеяния. Системы рис. 2-7, а и 6 T-
У. систем с внешним маrнитом, используемых в лоrометрах, Mar-
нитное поле в рабочем промежутке должно быть существенно нерав"
. НОмерным. По соображениям простоты изrотовления полюсным по-
DХНОСТЯМ сердечников и полюеным наконечникам здесь прияают
дилиндрическую форму, а требуемую неравномерность поля создают
'. и за CQeT эксце ТРИ НQrо расположеНИfl полюсных поверхностей
(рис. 2 9) или за счет профилирования (перец.енной высоты) полюс..
ных наконечников (рис. 2 1().
Полюсная система с положительным эксцентриситетом (рис.
2-9, а) Qбеспечивает минимум индукции в средней части рабочеrо
.
N
.
т
I
,
I
"-,
s
N
N
N s
s
$
Рис. 2 9. Полюсные системы с эксцентричным расположением cep
дечника.
Рис. 2-7. Маrнитные системы
УНИПОЛЯРJlоrо типа со стерж-
невыми маrнитами.
а --- с радиальным рабочим полем;
.6 --- саксвальным рабочвм полем.
Рис. 2-8. Маrнитная
система биполярноrо
типа со стержневыми
маrнитаМR.
промежутка, а система с отрицательным эксцентриситетом (рис.
2-9, б) максимум индукции в средней части. Система со смещен-
ным сердечником (рис. 2-9, в), обеспечивающая монотонное нараста-
ние индукции, наиболее проста в изrотовлении.
Полюсные системы с профилированными наконечниками, более
сложные, чем системы с эксцентриситетом, применяют для приборов
с большим уrлом раствора шкалы. Устройство (рис. 2-10, а) может
быть выполнено в виде сложенных вместе двух маrнитных систем.
Сердечник (рис. 2-10, е) имеет постоянную высоту, а высота полюс-
Horo наконечника (рис. 2-1 О, д) уменьшается по мере удаления от
маrнита. Развертка ero полюсной поверхности изображена на рис.
2-10, е. Если подобнаfl полюсная система работает совместно со tKO.
бообразным маrнитом (рис. 2-1 О, 6), то сердечник делают или разъ-
емным (рис. 2-10, б) или придают ему форму крючка (рис. 2-10,8).
Маrнитные системы с внутренним (ввутрирамочвым) маrнитом
выполняют в двух вариаитах: с подвижным (рис. 2-11, a 8) и не-
подвижным (рис. 2-11, e e) маrнитом. Подвижным маrнитам придают
или форму миниатюрноrо цилиндра, вамаrниченноrо диаметраль-
но рис. 2-11, а, или форму мвниатюрноrо бруска (рис. 2-11, б). В обо-
их случаях маrнит защищают от 80здеАствия внешних полей MarH8T-
вым экраном. Подвижной маfoВИТ .меrнесиН8 (рис. 2-11, в) выполняют
в фо'рме цилиидра, окружеQноrо сеРАеqником из пермаллоя. По
сравнению с маrнитамн (рис., -ll. а, 6) маfНИТ маrиесина Аепают
массивным, так как er9 поле .дo.InIClJO. с()здавать 8 сердечнике состоя-
. B насыщения. ,МаrНJIТИ . reмы с веПОД8ИЖilЫК' М8rnитом
(рис. 2-11, е----е) характерИЗУЮТСJl относительно малЫК рабочим ЗI-
носятся к униполярному типу и различаются лишь направлением поля
в рабочем промежутке. У системы рис. 2-7, а оно радиальное, а у
СВСтемы рие. 2-7, 6 аксиальное. П()Следняя система менее. требова-
тельна к однородности материала маrнита, так как ero торец снаб-
иен полюсным наконечником в виде пластинки. Выбором формы
мой пластинки можно существенно влиять на закон распределёния
рабечеrо маrнитиоrо поля вдоль полюсной дуrи. Поэтому систему
рис. 2-7,6' с одинаковым успехом применяют как для rальванометров
так н ЛJf пoroMeTpoв.- Маrнитная система (рис. 8) относится f{ би:
полярному типу. Она СОСТоит из двух маrнитов, ярма, полюсных' на-
конечников ПJlаCТIIН'I8ТOfО типа . и ПОЛJOCноrо кру лоro сердечника,
располо:иенноr() -поп: no.mocиtilМИ иаконечинками-. Таире J>аСf}ол<»ксftие
сердечника позволяет pery.....poвaTb. flапряжевиоеть рабочеrо nаJt'Я
.*утеи ,-измев вия вели И1fil Jрабочеrо Dромежуткii . ВkбoрО:'4' pMЫ
"1IOJIlOCНых r наКОIWIникоа: мОЖно. существеннOi влnтъ". на ЗltIМR4. *с.
apeдeJl 'м.аrнитиOfО: nO/1j - в\ рабоче ' fфot.t 'У"М<е. П у мп.
ВИТВ-I.сИС'leМ8., ,tрис.. 2 )' ОAlfA'КcМIO пptn"Ь-.W WaK ДЛЯ raiЛЬванoWt't-
РОВ.,'I8И(И\lJlll.a.Лot8меТРО8." : 11'( . I;. .\. }': ""}.r,\';f' ;". . 1." :1}Hj-
134
Конструкции ЖJ2ниТНbtХ систея
[ r./t. 2
2-3] Маенитные системы светолучевых осци./tлоерафов
135
зором между маrнитом н ярмом. Для лоrометров используют маrниты
без полюсных наконечников, дающие синусоидальное распределе-
ние индукции вдоль полюсной дуrи, а для приборов rальванометри-
ческоrо типа используют маrнИТЫ с дyrообразными полюсными нако-
нечниками (рис. 2-11, д). Маrнитам из высококоэрцитивных матери-
алов целесообразно придавать (рис. 2-11, е) форму прямоуrольной
полюсноrо маrнита 1, ярма 3 и термокомпенсатора 2 в виде шунта
из термомаrнитноrо материала. Аксиальная система (рис. 2-12, б)
состоит из двух одинаковых частей, каждая из' которых содержит
rруппу маrнитов 1, запрессованных в ярмо 3 и снабженных термо-
2
1
[]
:]
Рис. 2-12. Маrнитные системы
маrнитоиндукционных тахо-
метров.
Рис. 2-10. Полюсные системы спрофилированными
наконечниками.
ластинки с наклеенными на нее полюсными наконечниками в Ф о р ме
cerMeHToB.
Н аrнитные системы тахометров выполняют во мноrих вариантах
аи олее совершенными в маrнитном отношении являются вариан:
ты (рис. 2-12), в которых маrнитный поток замыкается ярмом жестко
соединенным с маrнитом. По направлению маrнитноrо пото а в а-
очем промежутке эти системы делят на радиальные и аксиальн е
адиальная система (рис. 2-12, а) состоит из звездообразноrо MHoro:
полюсными
компенсатором 2 в форме шайбы с отверстиями, сквозь которые про-
ходят маrниты 1. Механическая фиксация маrнитнЫХ систем осуще-
ствляется посредством колонок 4.
2-3. АrНИТНЫЕ СИСТЕМЫ СВЕТОЛУЧЕВЫХ
осциллоrРАФОВ
Современные светолучевые осциллоrрафы имеют общий маrнит-
ный блок мноrorнезднyIQ систему, в которую вставляют rальвано"
метры вставки, не имеющие индивидуальных маrнитов. Унифици"
рованный блок (рис. 2-13, а) позволяет одновременно использовать
rальванометры' вставки 1 различных типоразмеров, вставляемые 8
rнезда полюсных вкладышей 2. Толщина вкладыша равиа значению
шаrа на канал записи. Шаr составляет 4,5 или 9,0 мм. Каждый raJIЬ-
ванометр-вставка имеет встроеивые маrнитно мяrкве полюсы, обра-
зующие рабочий зазор размером 1 Х 1 Х 13 мм. Маrнитная система
унифицированноrо блока (рис. 2-13, б) содержит два постоянныx Mar-
нита 1 прямоуrольной формы, ярмо 2 и полюсные наконечники:
сплошной неподвижный 3 и набор подвижных наконечников 4 с
вставленными между ними потосными вкладышами 5, со-
держащими rнезда диаметром 6 мм. Маrниты 1 выполняют из СПJIа..
ва ЮН14ДК24 или из Оолее дороrоrо сплава ЮН 14ДК25ВА, обес-
печивающеrо более высокие значения маrнитных параметров блока
(табл.2-1).
Унифицированный блок можно использовать как источник Mar"
нитноrо поля с диапазоном индукции 0,4 2tO Тл. Так, термостатиро-
ванный блок находит применение в биолоrических исследованиях для
определения влияния маrнитных полей на микроорrанизмы.
Рис. 2-11. Маrнитные свойства с подвижным и непод-
вижным внутрирамочным маrнитом.
186
. Конструкции )UUnUTHblX систе.м
[rл.
2-4]
MaeHUTHble CиCT8..4Cbl приборов радиоЭАектроники
137
в р бочем зазоре rальванометра составляет 0,65 Тл при зазор РЗ2-
мерами 1,5Xl, 5Х13 мм и Q,9 ТЛ при зазоре 1 Х 1 Х 13 мм. Однолу"'
вые осциллоrрафы находят применение в системах отклонения свето..
"Boro луча по заданному закону, в том числе в ,лазерных телевизи
онных установках, оптических линиях связи, rолоrрафической связи
и т. п. -
В настоящее вреМ$( йаVетнлась тенденция к возврату от rальва.
нометров-вставок к rальванометрам автономной маrнитноА системой
и отказу от общеrо маrнитноrо блока. Это стало' возможным в ре-
зультате миниатюриэации маrвитной системы путем замены маrни-
тов из альнико маrнитами из SmCo s (рис. 2-13, е). Использование
прорезей в немаmитных стенках корпуса 1 для установки маrнитов 2
позволяет максимально приблизить маrниты к подвижной системе 3.
Роль ярма здесь выполняют rнезда держателя, изrотовленноrо из
маrнитно-мяrкоrо материала. Масса каждоrо из маrнитов составля
ет 0,5 r при размерах 2,5 Х 2,0 Х 8 мм. Индукция в рабочем зазоре
1 Х 1 Х 8 мм составляет 0,3 Т л.
Т а б л' и ц а 2..1
MlUHuTHble nарам.етры. унифицированноео блока
Марка сплава
ИНДУКЦИЯ в рабочем зазоре
ИНДУКЦИЯ в при шаrе, Тл
rнеэде, Тл
4,5 .... 1- 9мы
0,4 1,2 I 1,6
0,6 1,5 2,0
ЮН14ДК24
ЮН 14ДК25БА
В однолучевых осциллоrрафах, например в миниатюрном элек-
трокардиоrрафе, применяют одноrнездную маrнитную систему (рис.
2 13, в), содержащую два прямоуrольных маrнита 1 из ЮНI4ДК24,
ярмо 2 и пол ные наконечники 3. Внутреннее пространство запол-
нено пластмассой 4, которая вместе с ПОЛЮСIIЫМИ наконечниками об-
разует rнездо диаметром 6 мм для rальванометра-вставки. Масса
маrнитов составляет 36 r, индукция в rнезде B r ===0,25 Тл. Индукция
2-4. МАrНИТНЫЕ СИСТЕМЫ
ПРИБОРОВ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
С-образная (подковообразная) маенитная система (рис. 2-14,а.....
е). в ыполняется монолитной или составной (составлена из прямых
или цилиндрических маrнитов с С образным маrнитопроводом). Ар-
мирована дисковыми или пластинчатыми полюсными наконечни {а..и.
Непосредственно у зазора расположен маrнитно-мяrкий материал, на-
1
з1
1
2
5'"
80 /08
б) .
1 2
-а)
2
е)
8)
8)
8)
8)
(о). ))
ж)
. . - Рис. 2..13. Маrнитные СИе1'емы светолучевых осциллоrрафов.
Q --- эсКИЗ lIаrнитноrо блока с наБОРОII raJlbBaHOlleTpoB ВCTaВOK; 6 --- маrнит-
...,. еисте.. У..ФИЦRрсваНRС)ro &loкa; в --- ОJЦlOтнездная маМfRТRая C1Ict a;
2 --- lIаrнвтиаJl cRcтella MlflНlaTlDPlloro 8В1ОИOllИОro rапьваИОllетра.
Рис. 2-14. Статические rHHTHble системы приборов радио-
электроники.
'1 .. .
2... С-Qбразные; () --- ABYCBSI JUUI . D0АК9вооб,азиая; tl .Iвусвязная Ф обраэ-
ка.; ж. в фQp е тм- ..вращения.
138
Конструкции .ма21Штнbl.Х систем
[ r л. 2
2-5]
Ma2HUTHble cиCTeМbt ЭАе"тричеСICих .машин
139
ХОДЯЩийся под полной разностью маrнитных потенциалов. Это при..
водит к потерям маrнитодвижущей силы, с которыми необходимо
считаться. Предназначается для фокусирующих систем пакетирован-
ных электровакуумных приборов типа М, ферритовых вентилей, цир-
куляторов И друrих устройств.
Двgхсвязная подковообразная система (рис. 2-14, д). Состоит ИЗ
двух параллепьно соединенных секций (<<подков:.), работающих на
общую наrрузку воздушный зазор. Одноименные полюсы этих Mar-
нитов замкнуты общими полюсными наконечниками. По сравнению с
односвязной системой маrнитный материал здесь распределяется по
цепи более равномерно. Устраняются резкие переходы от массивноrо
сечения нейтрали к MalIOMY сечению полюсов. В Итоrе в двухсвязных
системах обеспечивается более эффективное использование маI'НИТ-
ной энерrии материала. Наряду с тим такие системы более сложны
в конструктивном отношении, uедостаточно механически .IРОЧНЫ и
компактны, Предназначаются для фокусирующих систем п кеТlJрО-
ванных электронных прибор.9В типов М и О и др.
Двgх в!,-зная Ф-обраэная система (рис. 2-14, е). Отличается от
Предыдущеи отсутствием разделительных «башмаков:. и монолитно-
стью всей конструкции. Полюсные наконечники вводятся в зазор
системы через отверстия в полюсах маrнита. Одновременно они яв-
ляются элементами электровакуумных приборов. Система обладает
высокой механической прочностью. Монолитные боковые поверхности
являются базой, пОЗволяющей надежно крепить реrулирующее уст-
ройство прибора и производить ero перестройку. Из технолоrических
соображений для лучшей термомаrнитной закалки маrнитов в системе
иноrда делается разъем по нейтрали и тоrда она собирается из двух
Ш-образных маrнитов. Система предназначается для работы в фоку-
сирующих системах пакетированных приборов ,типа М. Применяется
в качестве фокусирующих систем СВЧ приборов типа О. ЧRСТНDlМ
случаем мноrосвязноА сисreмы является система в форме тела вра-
щения (цилиндра, шара, эллипсоида). Цилиндр (рис. 2-14, ж) арми-
руется внутренними полюсными наконечниками, которые формируют
в оrраниченном объеме внутренней полости маrнита сильное маrнит-
ное поле. Область применения ---- фокусирующие системы пакетиро-
ванных при боров типа М, приборы фазированных решеток с коакси-
альными выводами и др.
2-5. МАrНИТНЫЕ СИСТЕ Ы ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АШИН
в области микромашин, rде потери на возбуждение составляют
более 50% всех потерь, электромаrнитное возбуждение практически
полностью вытеснено возбуждением от постоянных м rнитов, т. е.
возбуждением с помощью постоянных маrнитов. В настоящее время
маrнитоэлектрическое возбуждение при меняют в авиационных пре.
образователях постоявноrо тока, тракторных reHepaTopax и MHoro..
численных исполнительных дввrателях устройств автоматическоrо
реrулирования и управления небольшой мощности, а также в дви-
rателях, reHepaTopax и чувствительных элементах маrвитt1"индукци.-
онных тахометров, reHepaTopax омметров и в reHepaTopax и двиrа..
телях друrих измерительных приборов.
Постоянные маrниты электрических машин принято делить на
роторные и статорные. Роторные маrниты выполняют rлавным обра-
зом мноrополюсными, с 4, 6, 8 и 12 полюсами. Статорные маrНИТЫ
выполняют только двух- И четырехполюсными. Основным матсриал м
маrнитов, применяемых в машиностроении, служат литые сплавы ти-
па альни и альнико и бариевые ферриты (в дешевых машинах).
Роторные .маениты. Принято различать роторы с неявно выражен-
ными полюсами, с явно выраженными полюсами, с полюсными нако-
нечниками и роторы коrтеобразноrо типа.
Роторы с неявно выраженными полюсами при меняют в микроrе-
нераторах. Для уменьшения диаметра машины применяют (рис.
2-15, а) маrнитопровод специальной формы, позволяющей выпол-
нять обмотку reHepaTopa по типу обмоток трансформатора.
Недостатком системы является большое рассеяние маrнитноrо
потока.
Роторы с явно выраженными полюсами без полюсных наконеч-
ников применяют в двух- и трехфазных reHepaTopax малой мощности
(рис. 2-15, б), имеющих распределенную обмотку. Для улучшения
формы кривой напряжения полюсы часто делают скошенными. Отсут-
ствие полюсных наконечников, защищающих маrнит от размаrничи-
вания при ударном токе KopoTKoro замыкания и от несимметричноrо
размаrничивания при переrрузках, частично компенсируют устройст-
вом демпферной клетки путем заливки ротора алюминием (рис.
2-15, в).
Роторы с полюсными наконечниками (рис. 2-15, ) применяют в
reHepaTopax повышенной мощности, работающих при боJIЬШОЙ ско-
рости вращения. Для придания ротору большой прочвости ПОлюсные
наконечники сваривают с участками из немаrнитвой стали. В полу-
чившийся стальной цилиндр впрессовывают с натяrом предваритель-
но отшлифованный звездообразный маrнИТ (рис. 2-15, е). Звездооб-
разная форма маrнита не позвоЛJIет получать направленную кристал-
лизацию отливки. Поэтому в случае применения сплава с направлен-
ной кристаллизацией маrвитНУЮ систему выполняют наборной
(рис. 2-15, д). Стальной цилиндр можно не сваривать, а де.fJать
сплошным, если выполнить ero из нержавеющей стали ЭЯ-IТ, не-
обратимо теряющей маrнитные свойства при наrpевании до 1 ooo
10500 С. HarpeB участков, которые должны быть немаrнитнымИ, мож-
но производить токами высокой частоты. У роторов с малой линей-
ной скоростью полюсные наконечники вместе с маrнитом заливают
цинковым сплавом, образующим монолитную рубашку, прочно фик-
сирующую наконечник относительно маrнита.
Область nри.менения. Применение постоянных маrнитов увеличи-
вает надежность электрической машины и устраняет потери на воз-
буждение, но одновременно увеличивает массу и ухудшает некоторые
ее параметры и характеристики. Поэтому в электромашиностроении
область применения постоянных маrнитов пока оrраничена машинами
малой мощности. Применение в электрических машинах новых Mar-
нитно твердых материалов класса интерметаллических соединений
редкоземельных элементов с кобальтом позволит увеличить мощность
машин не менее чем на один порядок. Однако в настоящее время
широкому применению редкоземельных материалов в электромашино-
строении препятствует их высокая пена.
. 140
[ r А. 2
КОНСТРУJCции Jl,fUHUTHblX cucreAt
sШ s
11
и),
s
Рис. 2-15. Маrивтиые системы электрических машин-
а.... маrнитопрово.ц специальной формы; б -- ротор с .ВНО выраженными ПО-
.8IОС8I1В: е.... ротор с .цеIlПФКРУI)Щd' оет&oI; ., д.... ротор с ПOJlIDCRЫМИ на-
.онtNНИI[ .J .... ротор с JtOJlJOCalllМ8 aKOtI"HBК--В кo"eo6pa:aRoro ТIIBa"
, ".... &тI)PJ..1 КOJUaцe A lIarilu (.uУХПOJlIOCRыl . четырехпол.locныI;; и
Q p.SRble 'етаторные lIаnит": к... lIаr1ilП1lа. C1IC1' .a типа lIarHe1'O: А...
. " '. а'8ТОР С' 1IP"blIIИ MarвJrriM8..
2-5]
м 112нитные cиcreAtbl 'А8к,rрических .машин
141
Роторы коrтеобразноrо типа (рис. 2-15, ) 9тлиttаются аксиаль-
ным направлением маrнитноrо потока. Их маrнйт 1 А форме шайбы
расположен между двумя фланцами 2 и 3 из маrнитно-мяrкой ста-
ЛИ, снабженными коrtеобразными полюсными выступа"ми, Маrнит
имеет малую относительную' ДJПЦIУ и поэтому дО'лжен выолнятьсяя
из материала с BWCOKQA коэрцитивной силой. Обычно материалом
'rаких маrнитов служат, маrивтво-твердые ферриты. Механическая
прочность литых звездообразных роторов сравнительио 'неве.1ИКЗ.
В [2-2] рекомендуется оrраНИЧlQ38ТЬ окружную скорОсть Jl:Итых ро-
торов 30----50 м/с, а допустимое механическое напряжение при дву-
кратном запасе прочности выбирать равным 1 О МПа. Механическая
прочность металлокерамических сплавов типа альни и альнико выше
приблизительно в 3 6 раз. Поэтому при расчете металлокерамичес-
ких ро.торов допустимое напряжение можно выбирать равным зо
60 МПа. Приведенные здесь цифры J1ВЛЯЮТСЯ средними и сущест-
венно зависят от марки сплава и тонких особеННо<;тей технолоrии из..
rотовления ,маrнита. Поэтому в нормативных документах обычно
указывают как рабочую скорость ротора, так и предельную скорость,
которую каждый ротор выдерживает при 100%-ной заводr;кой про-
верке rOToBblx изделий.
CTaTQ[JHbIe .маениты. По rе()метрической форме статорные маrни"
ты принято делить на кольцевые, дуrообразные и прямые. Наиболр-
шее распространение нашла маrнитная система с кольцевым маrНИ 4
том корпусом в двухполюсном (рис. 2-15, ж) и четырехполюсном
исполнении (рис. 2-15, з). Маrнит, одновременно являющийtя. корпу-
сом машины, намаrничивается со стороны плоских срезов. Несколько
сложнее конструкция маrнитной системы с дуrообраЗRЫ:МИ маrнитами
(рис. 2-15, и), так как здесь статор состоит из пяти деталей вместо
одной и для крепления маrнитов необходим специальный корпус из
немаrнитноrо материала, обычно алюминия.' Однако здесь полнее ис-
пользуется материал маrнита и соответственно меньше ero масса.
. Применение прямых маrнитов, позво-
ляющих использовать 9нерrоемкие маrнит-
но-анизотропные материалы, привело кис-
ПО.пьзованию для электрических машин
маrНИТJ{оА' системы по типу мзrReТО (рис.
2 15, к). Вместе с тем прямые маrниты по.-
зволяют пспользvвать маrнитные системы
типа машин с 9JJектромаrнитным возбуж-
дением (рис: 2-15,л). Однакр ма-.тiзя, длина
Mari1HTa fребует примеl1ения 8 этой ко"-
струкции.материалов с Высокой коэрцитив-
ной' силой. JIамболее часто здесь использу-
ют бариевые ферриты. <. '
Применение в электромашинах маrни- Рис. 2-16. Ротор с
тов из редкоземельных материалов может внутренними маrнита..
быть эффвк1'нвным TOJfЪKO при IЮJ]НОм '.уче- ми из Р ЭМ.
те .пР.и.сущи . им, маrнит Jf .ме ани еских
.свойств.I ' 'Высокая ..маrИИ'rJl8t., твердость ,"
'ЭТRХ М8т .аJlЬ.В. пpttВОДIf1': .': ,-o y, -Чfо':у 'M8rmrta, 'паиБОJreе эффек-
:;ИВ,Qrо' !J .'энт t i{ескq\t'., rцdiPeнЩJt" .ilO ЙW Я '! 'nйп:а( 'J . a!l.Qa-
влении N----S) допжн&, шь ,зна8IВN () меньше поперечных размеров
\.
142
Конструкции .ма2нитньи систем
. .
[r л. 2
2-5]
Маенитные систе.мы электрических .машин
143
z
4t
z
метр даст отклонение аl, пропорциональное Фl. Маrнитный поток
изолированноrо маrнита определится О f динатой Фм точки Ь пересе-
чения кривой размаrничивания Ф==f(Н с линией проводимости Mar..
нита ОЬ, наклон которой характеризует внешнюю проводимость Mar...
нита. После возвращения маrнита в установку потрк маrнита возра-
стает (вследствие явления маrнитноrо возврата) до значения Ф2, а
баллистический rальванометр дает отклонение СХ2, пропорциональ-
ное Ф2.
Значения потоков Фl и Ф2, приводимые в МРТУ, позволяют де-
лать приблизительную оценку поведения маrнита в электрической ма-
шине. Значение Ф 2 близко к значению Фраб рабочеrо потока маrнита.
коrда он находится ВНУТ f И статора.
Отношение {Фl Ф2 /Ф 1 позволяет судить об относительной по-
тере маrнитноrо потока, возникающей вследствие появления у изо-
лированноrо маrнита размаrничивающеrо поля полюсов, и тем самым
о степени стабилизации маrнитноrо потока во времени и о способ-
ности маrнита восстанавливать свой поток после размаrничивания
полем тока KopoTKoro замыкания обмоток электрической машины.
Размеры и форма маrниТОВ, нормированных МРТУ, представле-
ны на рис. 2-18 и 2-19 и в таблицах к ним.
Роторные маrниты относятся здесь к типу с явно выраженными
полюсами без полюсных наконечников: рис. 2-18, а четыреХПОJtюс-
ные, рис. 2-18, б шестиполюсные, рис. 2-181 8 восьмвполюсные,
рис. 2-18, е двенадцатиполюсные.
Статорные маrниты, нормированные МРТУ, относятся к типу
кольцевых: рис. 2-19, а кольцевой круrлый двухполюсный, рис.
2 19 б кольцевой круrлый четыреХПОJ1ЮСНЫЙ, рис. 2-19, 8 КОЛЬ..
, ..
цевой квадратный четырехполюснЫИ.
в н иболее выrодным оказывается использование маrнита без по-
л сных наконечников. Малая механическая прочность и высокая
Хр'Упко ть Д 4ЮТ эти маrниты больше приrодными для статоров, чем
для роторов. Использование подобных маrнитов в роторах потребу т
существенноrо изменения их конструкции. Возможно, что .fJУЧШНМ
Р Ш ннем будет ПРИМЕ:'нение наружноr.:' ротора (рис. 2-16) в форме
TaJIbH rO стакана с наклеенными внутри маrнитами, имеющими нид
ТОлстои пленки.
Н 1.маАьные ряды АШениТО8, при.меняемьtX 8 электромашиностро-
ении. настоящее время проектирование электрических машин су-
ф
а
5)
о
Рис. 2-17. Установка для КОНТрО.'Iя звездообразных маrнитов.
а схема; б определение рабочей точки на КРИВОЙ размаrничнвания.
щественно облеrчено наличием нормальноrо ряда типоразмеров по..
стоянных маrнитов, 'установленноrо системой межреспубликанских
теХНИческих условий (МРТУ).
По роторным маrнитам МРТУ нормированы маrниты в форме
звездочек с 4, 6, 8 It 12 полюсами, а по статорным маrнитам двух-
и четырехполюсные маrниты кольцевоrо типа. В МРТУ приняты сле-
дующи условные обозначения: nl ---- номинальная частота вращения
ротора, n2 частота вращения при испытании каждоrо ротора на
DРОЧНОСТ ; Ф 1 маrнитный поток до удаления маrнита из намаrни.
чивающеи установки, отключенной от источника; Ф 2 --- маrнитный по..
ток после возвращения маrнита в отключенную от источника HaMar..
ничивающую установку.
Потоки Ф 1 И Ф;l измеряют баллистическим методом, причем из-
ме ительная обмотка укреплена неподвижно в пазах намаrничиваю.
щеи установки. Устаиовка (рис. 2-17, а) состоит из мноrополюсноrо
электромаrнита 1, на каждом из полюсов KOToporo укреплены HaMar-
ничивающая обмотка 2 и измерительная обмотка 3. Все измеритель-
ные обмотки соединены последовательно. Если зазор между HaMar-
ничиваемым маrнитом 4 и электромаrнитом 1 настолько мал, что им
можно пренебречь, то после выключения намаrничивающеrо тока
часть общеrо потока маrнита Ф 1 определяется на кривой размаrни-
чивания Ф==f(Н) (рис. 2 17, б) точкой а. Поэтому при удалении
маrнита из намаrничивающей установки баллистический rальвано.
Рис. 2-18. Роторные маrниты.
а.... четырехполюсный; б mестиполюсныR; в.... восьмиполюсный; 2 двенад.
цатиполюсный.
144
Конструкции MfUHUTHblX систеАС
[rл. 2
.......
а
«5
.....
d
==
с..
Q
I
.
=
:::s
==
r:;
'о
=
Е- .са
:1
:1
C'I
Q() со ('1') со с') со
Q) 'if' .. \O'if'
i i,. <:> i .. i'f
....... t-o-'
с') -н -н t-o- с')
с tO ..
r--. ..... со r--.
..... ..... .....
\О. О. &l) i8
-; i <( .. .. .. f i
+, с
с') с') -н ('1') с')
..... ('1')
tO ..... Q()
;; ('1)
.. i i i ..... + .... .....
+ -н + -н
со .о r--. с Q()
..... Q() .....
.. .....
Q()
'if'
..
f J j. i' f f о. J"
I
.о
bl u .
.....
;.
, с
at)
8 8 8 8
J. 1. i" о. J" f f f
J
u . '
.... .....
<:> t-o- <:> C'I')
IQ со C"II
- J _ -
IQ g :s. . :g.c' '
<о
. .. ,- . , . . r I '. .
' :а $ ..... ..... .:
.... ., IQ
. ! i' '. , . " . i"
,. J !. , !:.
ф е-' ..-... .
(о <о <о со <о
..... .... .... .... ..... .... .... ....
...
Q
i.
/
j'
: ii8::. "
2-5]
........
t::S
00
.....
u
::r
Q.
"""'"
I
c:s
Е-.
Q)
::r
Q)
I't)
о
Q.
t:::
«s
IQ
са
t;
с:
u
са
:.:
о-
са
<
100
tO
u
u
са
ё
'"
t:Q
:.:
:1
ё
..... ........
rt
1..... S
""
-ё
'.
. -
"
.! .'
d
10..04
Маенитные- cиCTeACьt ЭАектрических .машин
145
tO &l) &l)
t.Q r.. r.. r.. r.. r..
at) &l) tO
с"') с"') ..... c't)
::.:: ::.:: ::.:: ::.:: ::.::
I::( '1::{ t::t t::t t::t t::t
:r::r: ::с :I: :r: :с ::с :r:
$2Q Q Q Q Q Q Q Q
с ("t) <:> <:> (1)
c't)
('1')
с с с с
с с с <:>
('1') ..... Q() ..... .....
л л л Л Л
8 - &l) <:> <:> 8 <:> с
..... Q() ..... ("t)
л ..... .... ..... (;'If ..... .....
л л л .....
8 <:> с с
<:> S 8 I 8 I - I I
g:: <:> ф
..... .....
I I t I
IQ
....
. -- .:I . . ..
. :8 at)
со
. . . . .
:э . .... .....
l' IQ
. f i.. ..- '.
l'
: ' . .. " 0-' . . . . СА '
з: ; со"' g .
.... . ..... ....
..:, :. ", "
146
Конструкции Мil2HиTHЫX систе.м
[f А. 2
2 5]
м aZHUTHble cиCTe ы электрических машин
147
D.
1
Таблица 2-3 (к рис. 2-18,6)
d. I h D. I R
Продолжение та6л. 2-4 (К рис. 2 18, в)
мм
D. I d I 1 I h I D'J. /R
МРТУ
мм
16-586-070-65 28,2 0,045 10,5+0,43 45....(), 5 4,4Са...о,16 21....0.52 1.
16-586-071-65 12,7 ,035 6+<>'36 22...0. 5 1 , 9С5---() .12 9.7....0'36 1
16-586-073-65 15, 2сз-....(). 035 8+<>'36 12...0.43 3.....0' 25 11.......0,43 1
4
МРТУ
16-586-34-65 59 . 5с з......о об 40___1 26+1 19___1 47 '3___1 6 3,5
, ,
16-586-39-65 59 . 5 з .....о об З5:f:О,5 26+1 19...1 47 '3"'1 6 4,0
, ,
МР'{У
ер
л родолжеlШе та6л. 2-3 (к рис. 2-18, 6)
n. n'}. Ф. / Ф 1 I Мас- I Марка
об/МНН мкВб са. r сплава
16-586-З4 65 1030' :f:30' 1 О 000 15 000 490 290 500 ЮНДК15
16-586-39-65 1030' :f:30 1, 10000 15000 650 270 260 ЮНДК15
МРТУ
ер
!lродолжение табл. 2-4 (к рис. 2-18, в)
n. / n'}. I Ф. , Ф, I Мас- Масса
об/мнн мкВб са, r сплава
5
I I
16-586-081-65 1030' ::!:ЗО ---- ---- 270 135 360 ЮНДI<2
16-586-032-65 1030' :f:30 10000 14000 ---- ---- 1200 ЮНДК 1
16-586-033-65 1030' :f:30 15 000 22 000 560 240 700 ---
16-586-049-65 ---- 5000 1 О 000 120 130 110 ---
16-586-052-65 ---- 3000 6000 145 90 70
---
16-586 054-65 ---- 3000 6000 100 63 60 ---
16-586-056-65 . 5000 1 О 000
---- 15 11 6: . ЮНДКl
16-586-057-65 ---- 5000 1 О 000 27 20 13 ЮНДКl
16-586-062-65 --- 15 000 20 000 720 350 840 ЮНДК2
16-586- 050-65 --- --- ..... 235 165 220 ---
16-586-050-65 ---- ---- ..... 184 106 90 ---
16-586- 053-65 --- --- ..... 44 27,5 18 ЮНДК15
16-586-069-65 --- --- ..... 43 27 17 ЮНДК15
16-586-070-65 ---- --- .... 175 115 109
16-586-071-65 --- ---- .... 26 19,3 12 ЮНДК 15
16-586-073-65 --- --- ..... 19 12 8 ЮНДК15
4
5
D.
d
Таблица 2-4 (к рис. 2-18,в)
1 I h \ D'J I R
МРТУ
мм
16-686-081-65 52.3....0.4 21 :t:O,5 25.....0. 5 13.3---0.4 38+1 10
.....().5
16-586-ОЗ2 65 85.H a--O. 07 4б 5+1,5 50...1 22...2 12,5...1,5 4
t
16-586-033-65 67 ,4Са-..о. об 32+1 42....0. 5 16,7...0,5 54+0.5 3
---1
16-586-049-65 28, 2Са-..о. 045 10.5+0.43 45....0,5 5,ЗСа...о,15 21...0.52 1..
16-586-052-65 22. 6Са....о. 045 10 5+<>.43 40...0.5 1,4....0.3 15.8.....0.43 1
.
16-586-054-65 20. 2Са....о. 045 9+<>'36 35...0 . 5 3.9...0,3 13.8...0,43 1
16-586.056-65 12.7Ca-..о,0З5 6+<>'36 12....0.43 2. 4Са....о, 12 9,7...0.36 1
16-586-057-65 12.7Ca-..о,0З5 6+<>'36 22.....0.5 2.5....0.5 9.7""О.3б 1
16-586-062-65 67, .Об 29:t0,28 42:t0,5 16 5+<>.6 47+1,5 3
· .....0,5 ...0.5
16-586-0б0-65 35Са.-..0.05 14,5+1 4б....о. 5 6.8.....0.5 25___1.5 2
16-586-047-65 25. 2Са....о , 04Б 9+0.58 ... 5. 3С.....() .1 6 18...1 0.7
16-586-053-65 52Са.....О.035 7+0,35 27.......0,5 3...0.25 11 ---о . 43 1
16-586-069-65 15. 2Са.....о. 035 8+<>'35 27 2.55C o,12 11 С.---О. 43 1
.....0.5
4
5
5
4
10.
148
Конструкции Ма2н.итных систеАС
[rA. 2
aS
....
.
C'iI
,С;
!.
.....
fIt
u 8 о
f.o c't')
at)
е о
r-...
'" .... ....
a:I
t
ё :е
c't')
о 8
о
о
:z:
....
....... I
---.
'8 8 о
rF о
о о
ll) о
.... ....
.. ..
&
.... ....
C"I C"I
......
с... с...
Q 0)' I
о)
о' J
..... .....
i Q
.... I с -н
c't')
'-3 + +
..... ....
c't') c't')
о. о.
tS J J
ф о)
kt:I
. о
f-o О
с.' 'th ф
-
. :
"tO ф
,.....
80
.
C'iI
«s
=
&:1:
t:;
«s
f-t
........
о;
....
IU
ID
с:;
t::
u t::i
-'
о. Q
е о
о
....
....... t!)
:Е
ё f f
OQ <:) r-...
c't') c't')
----
c::s ll) Q()
..
.... ....
----
с
.t: r-...
.... ....
Q() Q()
.... о)
.... C'I
C"I
cs r-- .....
..... C"I
----
ll)
cs ц:> о
.....
.....
g g
C"I c { о
I
C"I
с
C"I
.....
cs i. i
ll)
C"I
. t--
..... ....
:в tO
со
.
<:? с>
.' с. :. !
: l' .;
, . I Ф
t
.... .... I
<J
=
с.
:r::
........
ф
«s
::f
:=
1:;
\о
«s
f--
"
2-5]
Ma2I4U1'11ble системы Э.ltе трических машин
149
........
'о
о;
.: со со с с
..
.... .... C"I C"I
----
tO -
с с с с
-н -н -н -н
1f:) 1f:) 1f:)
..... .... ..... .....
о: Q u')
со о) о) с
----
ц:>
c't') м м
с с с с
-н -н -н -н
t--. t--. ц:> r--
c't') c't') м
ц:>
I м
----
Il:)
::!: :!: "'"
о
.... ,. 'f с{ i
.. .. " ..
c't') C'I C"I
----
r-. !:: C"I
....
f 1. с f
,. с
t:::I -н
.
----
!S 8S S
с
с i,. i,. if
..
Q .
с с
с ('f) ('f)
('f)
:в
. ci;) . .
..... со Q
i SI S
i Q
I . .
<о <о I
. . . fb
ф <о со
-'"
:и
::
о.
.......
r--
«s
::t
::
,::;
\с)
f--
\с)
о;
I
е-.е
с..)
::s
't
........
I
'о
Е-о
сь
::s
cu
с
rt:>
с
t::
ID ll) ll) ll)
ll)
с:; ..... ..... .... ....
t::
u Ш Ш t:::{
«1
:з::
о. Q Q Q Q.
«1
"'-
со с с 8
u с ф
u
C"I ..... ....
ё r-- с
C'I t--
..... ....
\о
---- CQ
:t
ё 1f:) с с с
ll) ll) с
..... ..... c't')
с с
м о ('f)
& о о
ll)
<о Il:) Il:)
.Q i i с i
C"I C"I
c't') c't')
----
I <о Il:) Il:) Il:)
.d' .о i i i
+
C'iI .
..
('f) ('f)
.: со со о
.. .. ..
.... Q
at)
<о
I . .
..... <о S
i .... ....
с <:)
. . . .
<о !
. . ф .
<о со со
150
Конструкции MiJ2HUTHblX cucreM
[F А. 2
2-5]
Маенитные системы ЭАектрuческих Jtfашин
151
Таблица 2-8 (к рис. 2-19,в)
D. D'J 1 h
МРТУ
мм
16-586-010-65 40.8::1:0,02 67,5С ц 3 46С ц 17 57,5:J:O,5
. .
16-586-012-65 30 ,4:!:8' 48Cl--o.17 4ОСЦ.17 41,5:J:0,5
.
16-586-019-65 40.8:J:0,02 67С ц 3 46С ц 17 57 ,5:J:0 ,5
. .
16-586-021-65 35,7::1:0,05 59Сц 2 36CL-.o.17 51,5:J:0,5
.
16-586-025-65 30 4+0,04 48С Ц . 17 3ОС Ц . 14 45, 5:J:0 ,5
. .....() . 02
16-586-027 -65 30 4 ,04 48C 17 2ОС4.....0 ,14 41 ,5:f:0 ,5
, .....() . 02 .
16-586-074-65 34:J:0,08 30. 6:J:O,5 28С 5 ....().28 30 ,6:J:0 ,5
16-586-018-65 22 ,4::1:0 , 02 34::1:0,02 28C 28 30,6::1:0,4
.
16-586-022-65 22.4::1:0.02 34 .02 22Са...о,28 31.8::1:0,4
16-586-083-65 59СLo 2 22С ц , 14 52::1:0,5
.
16-586-028-65 30 4+0,04 49::!: О , 02 2ОС4.--0, 14 41,5:J:O,5
, .....() . 02
16-586-024-65 16.З 'gf 25::1:0,01 26С Ц . 14 21::1:0,3
.
16-586-015-65 22,4::1:0,02 34Пр +0.11 22С&....() 28 32,3CL-O 34
.Об . ,
16-586-075-65 16.3:!:8:8f 25::1:0.08 26С Ц . 14 21:J:0 ,3
R." I r I с Ф. I Ф'J Масса,
ер r Марка сплава
мм мкВб
6,8 3,5+0,5 4+0,5 5Z>30' 700 400 600 ---
1,2
5,0 2,0 1,5:J:0,4 340 300 170 350 ЮНДК15
8,6 3,5:J:0 ,3 4:J:0,4 450 700 400 600
6,8 3,5 4:J:0,7 500 290 165 460 ЮНДК15
5,5 2,0 1 ,5:J:0,4 54030' 300 190 260 ЮНДК15
5,5 2,0 1,5:J:0,4 54030' 150 85 200 ЮНДК15
5,0 2,5:J:0,5 1,3:J:0,1 47> 160 95 80 ----
5,0 2, 5:f:0 ,5 1, 3:f:0,3 4Р 160 95 84
5,0 2 ,5:f:0,5 1 ,3:f:0, 1 4Р 170 100 :
100 ---
5,8 3,5 3,3::1:0,4 Ш 255 180 220 ---
5,5 2,0 1,5::1:0,5 51030' 150 85 200 ЮНДК15
3,5 О 1 , 0:f:0, 15 4Т» 140 69 50
5,0 О 1, 3:f:0 ,25 4Т» 170 100 100 ----
3,5 О 1 , O:J:O, 15 4Т» 270 200 130 ЮНДК15
152
l(o crpU"'4ии IЦHиTHЫX Cl! TeAf .
_ {rл. 2
. 2..6}
м синитные cиcreMbl муфт и редуttторов
т а б л и ц а 2-9
Параметры аксиальных муфт (рис. 2-20. а)
153
l
"",
1- I 1. I ' . o
, ....21 D d L h , o.>.
JI'! "" :z:o:z:
С:;,о:. . . . '? :.: JlIO=
tO :C 1:;0::1
:10. , ()Q. со Oc:a
:.:::1 .. &;C't 8 -8, 5 с:а
Uc:a «J
cc Е . - мм 1110 . 1:
g ::ru
2,5 100 50 16 4 10 8 0,67 . 10000
4,0 120 60 15 4 10 8 1,00 8000
6,3 130 52 20 4 15 10 1,45 6000
10 150 75 . 21 4 15 12 2,33 1000
16 175 90 21 4 15 12 2,1 5000
25 200 100 21 4 15 14 2,3 3000
25 220 110 22 6 15 14 3,3 3000
40 270 135 24 б 15 16 5,7 1500
63 305 150 24 6 15 16 7,4 1500
100 360 180 25 6 15 20 12,3 1000
100 380 190 26 8 15 24 14,8 1000
160 450 220 28 , 8 15 28 I 20,4 750
,
f--------- - -------
6)
r
'fJ
l
о)
h
Рис. 2-19. Статорные маrниты.
4, 6... кольцевые круrлые (двух- и четырехполюсные) ; В... кольцевой квад-
ратный.
2-6. млrНИТНЫЕ СИСТЕМЫ МУФТ
И РЕДУКТОРОВ
о
Внутренняя маrнитная Наружиая маrнитная 1:;
1- :а с:а и,
:z: система о :s:::s::
cc система '::1 ::r",:c
I Q) ;
I I I d, 1- а
JI"':I u
D. 1. = :с ........
I:;cc:i: D. d. 1. u t:: JlOIO
Масса, Масса, 1:;(-00
; . tO::I О о .
Kr Kr ;:1 1:; o.»
= D:: U 0(-0
U 1- !j 1:;. .. = 10>.
>.E мм мм qo..J' :r It::o:c
I
Таблица 2-10
Параметры радиальных муфт (рис. 2-20 ) б)
Маrнитные муфты предназначаются для передачи вращения или
поступательноrо движения через rерметичную переrородку. Во избе-
жание потерь на вихревые токи и neperpeBa riереrородки она у быст-
роходных муфт (500Q.....-.I0 000 об/мин) должна быть сделана Нз ди-
электрика, а у тихоходных может быть металлической, но обязатель-
но немаrнитноА и с большим удельным сопротивлением. Муфта не
должна менять своих параметров, если при neperpY1Ke ее веДУ1l1:\Я
часть (ведущая полумуфта) начнет вращаться относительно ведомой
полумуфты. При таком режиме маrниты обеих полумуфт, встречаясь
одноименными полюсами, стремятся размаrнитить друr друrа. Поэ-
тому для современных маrнитных муфт подходят только маrниты
из высококоэрцитивных материалов (ферриты и Р3М). Маrниты из
РЗМ из-за их высокой стоимости целесообразно применять в миниа-
тюрных муфтах индикаторноrо (приборноrо) типа. Силовые муфты
выполняlOТ из ферритов. Конструкции и параметры MarHBTHblX си-
стем представлены на рис. 2-20 и в табл. 2-9 [2-10J. По конструктив-
ному признаку и характеру передаваемоrо движения муфты делят на
аксиальные, радиальные и линейные. Аксиальная силовая муфта
(рис. 2-20, а) собирается из Одинаковых полумуфт, каждая из кото-
рых состоит из маrиитно-мяrкоrо ярма 1, окруженноrо немаrнитным
бавдажом 2, и ферритовых пластинчатых маrнитов 3 трапециевидной
формы. Бандаж предохраняет муфты от разрушения при вращении
в о'" случайных ударов. Основным недостатком аксиальных ICУфТ'(1I.-
JlJlется б ьшая ил вззимноrо .пр тя еН1I1' маt итRЫ A! , '48.
70 45 7 0,69 110 79 10 12,1 40 8 1 О 000
2,5 65 7 1,00 130 99 10 1,51 40 10 8000
4,0 90 99 10 2,51 60 10 6000
90 65 7 1,45 130
6,3 105 75 10 2,55 150 1.14 12 3,86 60 10 5000
10 4000
115 85 10 2,08 160 124 12 3,10 80 12
16 2,68 190 149 12 4,40 80 16 . 3000
25 140 106 12 3000
170 136 12 4,47 225 179 15 7,42 80 18
40 225 179 15 11 ,0 120 18 3000
170 136 12 6,40
63 3,58 195 153 15 6,19 100 16 3000
25 140 106 12
5,56 250 203 15 9,77 80 18 1500
40 190 150 15 1500
190 150 15 7 .98 250 .203 15 12,4 120 18
63 8,87 270 223 15 13,7 120 20 1500
100 210 170 15 15 16,4 120 24 1500
63 250 210 15 10,6 320 267 28 1000
160 200 230 15 12,7 ;350 З 15 17,6 120
12 ,7 з55 291 15 18,1 120 28 1000
100 280 230 15 15 21 ,1 120 30 750
що 330 280 15 15,6 ..05 t 347 I t I
36 750
21ю 380 .330 15- 18,6. , 455 397 16. 23,8 120 .1
154
Конструкции маенитных систем
[ r А. 2
2-6]
м аенитные системы муфт и редУ1Сторов
..
15
rружающая ИХ ПОДШИПНИКИ. Нормализованные параметры аксиаль-
ных муфт приведены в табл. 2-9.
Радиальная силовая муфта (рис. 2-20, б) собирается из внутрен-
ней и наружной полумуфт, каждая из которых состоит из маrнитно-
мяrкоrо ярма 1 с укрепленными на нем ферритовыми пластинчатыми
маrнитами 2 и немаrнитнЫМИ кольцами 3. Обечайка 4 из немаrнит
иоrt) металла защищает внутреннюю маrнитную систему от разрыва
т а б л н ц а 2-11
Параметры линейных муфт (рис. 2-20, в)
м
аксимальное А I L , h I , 1 Число Масса,
тяrовое уси- полюсов Kr
лие, Н мм 2р
100 60 180 5 20 15 6 1,14
160 80 240 5 20 15 8 1,80
160 80 280 8 20 15 8 2,40
250 120 240 5 20 15 8 3,10
250 120 280 8 20 15 8 3,70
250 120 480 12 28 20 10 7,50
400 160 350 8 23 15 10 7,30
400 200 400 12 28 20 10 12,3
630 200 420 8 25 15 12 12,4
630 240 560 12 30 20 14 19,8
1000 240 800 12 30 20 18 29,7
8 2 1
а)
Маrнитные редукторы предназначены в основном для замены
механических зубчатых редукторов в быстроходных передачах, не
допускающих применения смазки, и в передачах оrраниченноrо уrла
(или вращающеrо момента), требующих взаимноrо проскальзывания
:Е 1 : : : j : : :: I
Рис. 2-20. Маrнятные муфты.
а.... аксиальная; б... радиальная; в... линейная.
Il}
8 N $ N S N
L
8)
5)
центробежной силой. Радиальная муфта не создает дополнительной
радиальной наrрузки на ПОДШИПНIJКИ только при условии тщательной
механической и маrнитной балансировки. Параметры радиальных
муфт приведены в табл. 2-10.
Линейная силовая муфта (рис. 2-20, в) состоит из одинаковых
полумуфт, каждая из которых представляет переменнополюсную ,Mar-
нитную систему, состоящую из ярма 1, на котором укреплены фер-
ритовые пластинчатые маrниты 2 прямоуrольной формы. O(je полу-
муфты, взаимодействующие через reрметизирующую переrородку, мо-
ryт перемещаться по прямолинейным направляющим. Основны... не-
достатком этих муфт является дополнительная наrрузка на опоры.
вызываемая силой 8заимноrо притяжения маrнитов. Параметры ли.
нейных муфт приведены в табл. 2-11.
Рис. 2-21. Маrнитные редукторы.
а... с прямым зубом: б с дуroобразным зубом.
шестерни. Возможность проскаJJЬЗываиия должна предусматриваться
в маrнитных редукторах любоro назначения. Маrниты ведущей и ве-
домой шестерен, встречаясь ПрИ проскальзывании одноименными по-
люсами, MorYT взаимно размаrничиваться. Поэтому в редукторах
следует применять только маrвиты из ферритов и Р3М. Редукторы
с прямым зубом (рис. 2-21, а) состоят из двух шестерен разноrо
диаметра, выполненных в виде переменно-полюсных систем с пластин-
чатыми маrнитами прямоуrольной формы. Редукторы с дуrообразным
зубом (рис. 2-21, б) состоят из двух маrнитно-мяrких дисков 1 и 2.
156
K CTpYKциц ..wae/:lUTHblX сuстеАС
[ Тл. 2
f 2 7]
},faeHUTHble систеАСЫ опор и фиксаторов
157
на которых расположены переменно-полюсные маrнитн е системы 3
и 4, состоящие ИЗ маrнитов криволинейной формы. Взаи-модеЙС1'ьие
MarHHTHblx систем создает «маrнитное зацепление:. ведущей 1 и ве-
домой 2 шестерен. Стрелками показано направление вращения ше-
стерен.
2-7. МАrНИТНЫЕ СИСТЕМЫ ОПОР
И ФИКСАТОРОВ
рующее тело находится в точке равноВесия. Это означает, что для
осуществления левитации необходимо и достаточно создать BOKpyr
точки равновесия пространственную «потенциаJIЬНУЮ яму:..
Из теории подя известно, что в однородной среде статические
поля не Moryт создавать потенциальную яму. На этом, собственно,
и построен «запрет:. Ирншоу. Однако в неоднородной среде стати-
ческие поля леrко создают потенциаJIЬные ямы. Отсюда следует, что:
1. Выводы Ирншоу, Максвелла и Тонкса о невозможности леви-
тации тел в статических полях справедливы. только для систем, на-
ходящихся в однородных средах.
2. Вывод Браунбека о невозможности левитации в маrнитном
и электростатическом полях тел с проницаемостями J1rl> 1 и 8rt> 1
неверен. Эти тела MorYT левитировать в средах с проницаемостями
J1r2 И 8Т2 при условии J1r2> J1rl И 8Т2 > 8rt.
3. Пользу.ясь формальной аналоrиеА между электрическим и
маrнитным полями, можно утверждать, что все опыты с левита-
цией, реализуемые в маrнитостатических полях, можно повторить
в электростатических полях.
Все маrнитные опоры можно разделить на три rpYnnbl: ферро-
маrнитную, диамаrнитную и смешанную. Опоры ферромаrнитной
rруппы используют в качестве подшипников, подпятников и подве-
сов. Их rрузоподъемность может достиrать нескольких тонн. Полу-
чить маrнитную левитацию здесь нельзя, и для обеспечения устой-
чивости в состав опор приходится вводить немаrнитную поддержку
(механическую, пневматическую, rидравлическую и т. п.). Левити-
рующие опоры диамаrнитной rруппы используют только в измери-
тельных при борах специальноrо назначения (высокочувствительных
весах, акселерометрах, наклономерах и т. д.). Их подъемная сила
обычно не превосходит 5.10 з Н. Левитирующие опоры смешанной
rруппы MorYT развивать подъемную силу порядка 0,5 Н, но для ее
получения нужны сильные маrнитные поля и довольно rромоздкие
диамаrнитные экраны.
Ферромаzнuтные опоры выполняют в двух основных вариантах:
без маrнитно-мяrкой арматуры и с арматурой. Опоры без a MaTYPЫ
конструктивно более просты, но обладают малой rрузоподъемностью
(из-за сильноrо рассеяния маrнитноrо потока) и не допускают' высо-
ких частот вращения из-за недостат чной прочности COBpeMeHH X
маrнитно-тв"ердых материалов, идущих на изrО1'овлен.ие маrни1'НОro
ротора. Основной областью их применения ЯВJlяется ПРRБОРОС1Р -
ние. Опоры с маrнитно-мяrкоА арматурой конструктивно сложнее, но
блаrодаря более полному использованию маrнитноrо потока MorYT
развивать больш е усилие и работать при очень ВЫСОКИХ часто ах
вращения, JlНМИ11fруемых только прочностью сталъноrо ротора., Они
наход 'применение в качестве разrpузочных устройств для умень-
шеНия .наrруsки быстрохо.l;\Н,ЫХ ме нических опор с целью сущест-
BeH8oro увеличения ИХ долrовечносtн. . .
МаrПRтные опоры подобно' 'механичеСJ{ИМ делятся на радиа;IЪ-
HЫ и аkеиальные ПОДШИПIfJb( : Jl ДВесы М. подпятники.' , . . . . ;
- Ра.ltиал'ьныА- маrнпТ1tыЙ 'n(JADmnНHK О)МС. 2-22, а) COCTO" З p "
Тора '1 R'- ct Topa '2. Векторы ':н'Й'Jif ПП1,! НОСТ об их ' .rRm:<? . на..
Чfjt8В RЫ':& . ОДJl'i crotJoify, ..jk tтBlIe чеrо' t1fЛЫ отт-з в я o и()-
ii ltitbl .1П6JtюсoW.itрeti уfo1' lblt:йiНl1Ь рotора И' (статора'. О<!евому
М а r н н т н о й о пор о А называется устройство, в котором за
счет использования статических маrнитных сил оrраничмвается одна
или несколько степеней свободы перемещения тела. Опоры, оrрани-
ЧНвающие все степени свободы, за исключением требуемой (напри-
мер, свободы уrловоrо или линейноrо перемещения), называются со-
вершенными, а состояние тела левитацией (парением) . Левитирую-
щее тело должно находиться в устойчивом равновесии без механн-
ческой или любой иной немаrнитной поддержки. Вопросами .1РВН': а-
ции занимались Ирншоу, Максвелл, Тонкс, Браунбек, Боердийк и
мноrие друrие. В основном их исследования касались доказательст-
ва невозможности осуществления левитации в определенных частных
условиях.
Ирншоу впервые показал, что левитация невозможна в системе
тел, притяrивающихся или отталкивающихся с силой, обратно про-
порциональной квадрату расстояния. Максвелл показал, что левита-
ция невозможна в системе наэлектризованнЬ1Х тел. ТОНКС распро-
странил «запрет:. Ирншоу на маrнитостатические поля. Однако Бра-
унбек показал, что левитация в маrнитостатическом и электроста-
тическом полях невозможна только для тел, у которых относитель
ная маrнитная проницаемость r или относительная диэлектрическая
проницаемость 8r больше единицы. Поскольку в природе существу-
ют тела с J1r< 1 (диамаrнетикн) и нет тел с 8т< 1, то Браунбек
сделал вывод о том, что левитация невозможна только в электро-
статических полях, и впервые осуществил эксперименты по левита-
ции диамаrнитных тел. Боердийк показал экспериментально возмож-
ность левитации ферромаrнитных тел (J1r> 1) при использоваllИИ
диамаrнетиков в качестве стабилизирующих неподвижных экранов.
Опыты Боердийка свидетельствуют о возможности обхода запретов
Ирншоу и Брауибека, т. е. о несойершенстве определения условия
существования левитации. Из этих опытов следует, что точная фор-
lIулировка условия левитации должна учитывать влияние среды,
окружающей левитирующее тело. Поскольку условие левитации есть
нечто иное, как условие устойчивости равновесия тела, находящеrо-
СИ под воздействием случайных возмущающих усилий, TQ точная
формулировка' условия левитации должна иметь вид: B CUCTe.tee, со-
стоящей из левитирующеео теАа, исто'Сников Фи"сирующux млей и
о"ружающей их среды, дма осуществления ивитации необходцЖJ и
, осrаточ,н.о, чтобы первая прОUЗlJодная энерlии систе.мы по. с.wещенUIO
АевurирующеlО тела в любо.., IlQnРа8.щнии. ОТ точltu ,равновесия 661..
отрuqатеАЬШl. Отрицательный знак ПРОИЗJS9дной ,8идетел т.рт
О, ТОМ. что нерrИR сис;темы А Жflа.. бы.ть ,мицим льво.А,_кor.а леlI!J\fI-
.-
158
Конструкции м.аенитных систем
[ r А. 2
I 2-7]
Маенитные систем.ы опор и фи1СсаТОРОfJ
159
смещению ротора здесь препятствуют оrраничитепи 3 аксиальноrо
Типа. Аксиальный подшипник (рис. 2-22, б) отличается от ради аль-
Horo только взаимным направлением векторов намаrниченности ро-
тора 1 и статора 2, вследствие чеrо силе притяжения разноименных
полюсов ротора здесь препятствуют оrраничитепи 3 радиальноrо
типа. В тех случаях, коrда необходимо обеспечи1Ъ большую жест-
кость в осевом направлении, ротор 1 (рис. 2-22, в) выполняют из
маrнитно-м.яrкоrо материала, а на маrнит статора 2 надевают по-
стью обоих подшипников является их убывающая жесткость. По ме-
ре сближения центров ротора и статора вертикальное усилие не
возрастает, а падает. Поэтому левитация здесь невозможна.
Маrнитные подвесы в основном также ЯВдЯются опорами РIIЭ-
rрузочноrо типа. Маrнитный подвес приборноrо типа (рис. 2-24, а),
предназначенный для разrрузки подпятника, состоит из маrнитов
ротора 1 и статора 2, сила притяжения которых почти уравновеши-
вает вес подвижной части. Точная реrулировка силы тяrи достиrа-
N
N
"
s
6)
Рис. 2-22. Маrнитные подшипники.
а --- радиальный; б --- аксиальный; в --- аксиальный с маrнитно-мяrким ротором.
.а)
Jlюсные наконечники 3. Во всех представленных ма .нитных подшип-
никах оrраничители Moryт быть как механическими, так и пневма-
тическими или любоrо друrorо типа. .
Свойства радиальноrо и аксиальноro маrнитных подшипников
можно объеДНlflfТЬ В радиально-аксиальной конструкции, иноrда (без
достаточных к тому оснований) называемой упорным подшипником.
В подшипнике Брайермана (рис. 2-23, а) ротор 1 обычноrо радналь-
Horo подшипника, HeMHoro поднятый относительно статора 2, не те-
ряет радиальной устойчивости и приобретает подъемную силу, урав-
новешивающуюся реакцией механической опоры 3 точечноro типа.
В подшипнике Стеттлера (рис. 2-23,6) тот же эффект достиrается
примеиением ротора 1 конической формы и статора 2 с КОНtlческой
выемкой. Ротор и статор намаrничены здесь радиально. Особенно-
f
1
6)
N
,
z
3
/J.
з
f
2
В)
f
Рис. 2-24. Маrнитные подвесы.
а.... прибориоro типа; б --- машиносТроитепьноro типа; в --- эпастичиый ПОJl.вес
Кацнельсоиа; 2'" сВJIОВОЙ эластичНЫЙ подвес транспортиоro типа с железным
рельсом; д --- то же с маrнитным рельсом; е --- то же с маrиитным рельсом в
маrнитным якорем.
ется перемещением маrнита 2. Для разrpузки опор тяжелых роторов
с вертикальной осью примеияют маrнитный подвес аналоrичноrо ти-
па (рис. 2-24,6), СОСТОЯЩИЙ 1 из маrнита 1, ярма 2 и якоря 3, укреп-
ляемоrо иа валу 4 подвешиваемоrо ротора. Вал может вращаться
устойчиво, имея лишь один механический подпятник на нижнем
конце.
В тех случаях, коrда необходимо обеспечить возможность бо.пь-
ших вертикальных перемещений подвешенноrо тела, можно приме-
нять эластичный подвес [2-8J, состоящий (рис. 2-24,8) из неподвиж-
HOro полоrо маrнита 1 и подвижноrо маrнита 2а равновесие которо-
Рис. 2-23. Радиально-аксиальные ПОДШИПНИКИ 4
а... Брайермана; б --- Стеттлера.
"
160
Конструкции мй нит1ibtX систем
[T . ,2
ro устойчиво ВДОЛЬ вертикальной оси и неустойчиво в rоризонталь-
ной плоскости. Смещени.ак системы в этой плоскости MOryт препят-
ствовать диамаrнитные экраны. К нижнему концу оси можно при:'
кладывать попезную наrрузку.
Силовой эластичный подвес для транспорта на маrнитной опоре
(рис. 2-24, е) может состоять из маrнитно-мяrкоro рельса 1 в форме
швеллера, внутри KOToporo расположен маrнит 2, выполняющий роль
якоря. Система устойчива по вертикали. rоризонтальная нестабиль-
ность якоря должна компенсироваться механическими или любыми
друrими средствами. При движении маrп'ита относительно рельса в
последнем возникают вихревые токи, тормозящие движение маrнита.
Торможения можно избежать в устройстве (рис. 2-24, д), rде роль
рельса выполняет маrнит 1 нз феррита, практически являющеrося
f
2
J
/..
6 N
N S ,S N
S S
е)
s
2
,
N
1
N
2
'/
N
6}
11
N 1)
N
Рис. 2-25. Ошибочные конструкции левитации маrнитов.
а"':" сочетание АВУХ радиальных R одиоrо аксиальноro подшипников; б....
qетающая бочка ; в слетающее кольцо.; а... R8маrивченное полушарне;
д конструJЩИЯ запатентованной маrннтной опоры
диэ еКТРIlКОМ, а маrнитно-мяrкий якорь 2 имеет форму швеллера.
Наибольшую возможную подъемную силу можно получить, поме-
стив '(рис. 2-24, е) на маrвитно-мяrком якоре 1 дополнительные иаr-
H TЫ 2 ИЗ редкозе."елЬНЫХ материалов. рельс 3 во избежание потерЬ
ка B' xpeBыe TOK зд ь .цолжен быть выполнен в впде _ феррИТОQОro
маrнита. .. . . .
Иrн-орироваНJIе .теоремы Ирншоу ПОрО11ИJlО 'рид ошRбоqцых прО'.
eкroB леВlfтирующей м tнитной опоры: «coBep Hкы>j MarHJlTRЬ1e .
опоры. nредлаrаsшиеся з6бр ателямit. '8 OCBOBHQM cВOД ' к' С6че,"
таииtq , a 'общем. a (рис. , Ой) Ii. ' paД Ц' H, ;C I ПОДЩВnR It()В '
I Ц, 'lЦ . o . а с аль..иоr9 ;'ЬС)АЩИ . -. JI./I . . со ц1iвю' . () I
конструКЦИи (рис. 2-25. 61 двух й6.(ш"ИhВRi(oв Cтeffii pa. !1Э'десь I.
2-7]
Маенитн.ые системы опор и фиксаторов
161
неподвижный маrнит с коническими выемками, а 2 маrнит с
коническими выступами, имеющий вид бочки. По мнению изобретате-
лей, такая «бочка:. должна висеть в пространстве, отталкиваясь от
одноименных полюсов и не имея возможности смещаться вбок. Ана-
лоrичной оши ки не избежал и изобретатель «летающеrо кольца:.,
предложившии устройство (рис. 2-25, в), состоящее из аксиально-
намаrниченноrо кольца 1 и нескольких неподвижных ыаrнитов 2
бнсквитообразной формы. По идее изобретателя кольцо 1 отталки-
ваясь от маrнитов 2, должно устойчиво висеть в воздухе: опиРаясь
.только на маrнитные поля.
Особую разновидность представляют проекты, иrнорирующие не
теорему Ирншоу, а друrие законы маrнетизма. Сюда относится про-
ект однополюсной маrнитноА
опоры, в основу KOToporo поло-
жено предположение о том, что
набор намаrниченных элемен-
'fOB, например полушарий (рис.
2 25, е), позволит получить по-
пое тело, например сферу, на-
ружная поверхность KOToporo
всюду имеет одну полярность,
т. е. тело, представляющее CBO
еобразный «монополь Дирака:..
Предложенная конструкция
.(рис. 2-25, д) состоит из двух
неподвижных «монополей:. 1 3 Рис. 2-26.. Маrнитные фиксаторы.
тороидальной формы и подви'ж- а реrулируемые; б «маrнитная при
HOrO «монополя:. 2 цилиндриче- CDCKa .
ской формы. Если бы изобрета-
телю удалось осуществить эти «монополи:. то левитация была бы
возможна. '
Маен.итн.ые фиксаторы являются разновидностью феррQмаrнит-
ных опор. Они предназначены для закрепления в заданном 'ПQложе-
нии измерительных инструментов или для временной фиксации узлов
собираемой конструкции. Частным случаем фиксаторов являются
-маrнитные плиты станков. Несмотря на большое разнообразие кон-
струкций, все фиксаторы можно разделить на реrулируемые и нере-
rУЛllруемые. Принцип действия реrулируемоrо фиксатора состоит в
изменении силы тяrи маrнита путем шунтирования ero рабочеro по-
тока. Фиксатор с поворотным маrнитом (рис. 2-26, а) состоит из ро-
T pa 1 в форме цилиндра, намаrниченноrо диаметрально, и полюсных
наконечников 2, жестко связанных между собой и образующих ста-
тор фиксатора. В положении, показанном на рис. 2-26, а, маrнитныА
поток разветвляется на две части: верхняя притяrивает фиксируемый
объект 3, а нижняя притяrивает статор фиксатора к неподвижной
ферромаrнитной опоре. Поворот ротора 1 на небольшой уrол при-
водит к шунтированию маrнитноrо петока полюсными наконечника-
'ми и ослаблению сил притяжения, а поворот на 900 к короткому за-
мыканию маrНИТfJоrо потока и выключению фиксатора. Нереrулиру-
емые фиксаторы (маrнитные прнсоски) состоят (рис. 2-26, б) из
-ыаrнитно мяrкоrо ярма 1 и одноrо пли нескольких маrнитов 2, рас-
положенных в yr лублениях ярма. Отверстие 3 служит для крепле-
11 64 ..-
162
Конструкции маенитных систем
[ r л. 2
g 2-7]
MaZHUTHble системы опор и фиксаторов
163
ния штанrи, соединяющей два фиксатора, которые фиксируют фер-
ромаrнитные тела в требуемом положении (например, при сварке
дв ух листов стали).
Диа.маенитные опоры обладают незначительной подъемной силой
и поэтому применя ся только в измерительных устройствах специ-
альноro назначения, для правильной работы которых необходимо
полное отсутствие силы трения. Для левитации диамаrнетика в зем-
ных условиях необходимо маrнитное поле с высоким значением rpa-
диента напряженности, вследствие чеro масса маrнита, создающеrо
это поле, на 2----3 порядка превосходит массу левитирующеrо тела.
Левитация наступает при равенстве подъемной силы Rтax и ве-
са шара От. Отсюда УСw10вие левитации
,\,1{ flo н 2 ( 2 3 )
'ш 32 pg л ,
rде р ПЛОТНQСТЬ диамаrнетика; g ---- ускорение силы тяжести.
Смешанные опоры являются сочетанием ферромаrнитноrо под-
веса и диамаrнитных экранов, компенсирующих воздействие возму-
щающих усилий при случайных сме-
щениях левитирующеrо тела из поло-
жения равновесия. Приоритет созда-
ния смешанной опоры принадлежит
Боердийку [2-2], подвесившему ма-
лый маrнит 1 (рис. 2-29) в поле боль-
шоrо неподвижноrо маrнита 2 на рас-
стоянии 1, при котором сила тяrи
почти уравновешивает вес маrнита 1.
Состояние левитации поддерживается
экраном 3 из rрафита. Возможны
также смешанные опоры, являющиеся
комбинацией аксиальноrо и ра.ll.иаль- Рис. 2 28. К расчету маrнит.
Horo подшипников. К их числу при- Horo поля маrнитной систе.
надлежит опора Штейнrpовера мы (рис. 2 27).
[2-11], представляющая комбина-
цию ферромаrнитноrо и диамаrнит-
Horo подшипников, фиксирующих ось диска счеТЧИка электрической
энерrии. Устройство (рис. 2-30) содержит верхний неподвижный Mar-
ни т 1 в форме полоrо цилиндра, намаrниченноrо аксиально, систему
маrнитов 2 и 3, укрепленных на оси диска 4, rрафитовое кольцо 5
и нижний неподвижный маrнит б. Расстояние между маrнитами 2 и
3 подбирается так, чтобы при перемещении оси диска в вертикаль-
ном направлении изменение силы тяrи BepxHero подшипника было
3
s.
1,-
2
N S
f G
1
1 2
а"
1)
S N
/'"
N
S
Рис. 2-27. Диамаrнитные опоры.
а... опора Браунбека : б --- маrннтная снстема совре-
менной днамаrннтной подвески.
Приоритет создания диамаrнитной опоры принадлежит Браунбеку
[2-4], подвесившему кусочек 1 висмута (8 Mr) и rрафита (75 Mr) в
поле электромаrнита 2 (рис. 2-27, .а). В современных диамаrнитных
подвесах ИСП'ОJIЬзуют только уrлерод, обладающий среди диамаrне-
тиков наиБОJIЬшеА: маrнитной восприимчивостью. Левитирующему
телу придают форму шара, цилиндра или диска. Подвеска шара и
цилиндра описана в [2-9], а подвеска диска в [2-4]. Маrнитная си-
стема с постоянным маrнитом (рис. 2-27, б), создающим в рабочем
зазоре поле требуемой напряженности, описана в [2-11]. Определе-
ние закона изменения вертикальной составляющей маrнитноrо поля
Н., при котором обеспечивается максимум подъемной силы диамаr-
8итноrо шара, произведено Б. В. Кошелевым [2 9], получившим
для характеристики поJlЯ H%==f(z) и максимальной подъемной силы
Rmaz выражения
Hz == Н1I.
Yl
.
(2-1)
2 ---- 211.
20
rде zo== 1,5 rш;
3
Rmax == 8 п;х к J10 H , .
(2 2)
Здесь Хн..... кажущаяся маrнитная восприимчивость; 'т ---- ра-
диус диамаrнитноrо шара; Zn высота левитации (рис. 2-28); Zo+
:+Zn..... координата точки, в которой Н%==О; Н п .... напряженность по-
ля на высоте левитации; Но.... напряженность поля на' полюсной по-
верхности маrнита.
Рис. 2-29. Опора
Боердийка.
11 *
l
z
НкНоН,
Рис. 2-30. Опора
Ш тейнrровера.
164
[ r А. 2
Конструкции .ма2нитных систем
2-8]
Постоянные ма2ниты поляризованных систеА!
165
мало. Масса подвижной части составляет 50 r. Диамаrнитный под-
шипник воспринимает наrрузку 4 r. Смешанные опоры обладают зна-
чительно большей rрузоподъемностью, чем диамаrнитные, но и они
Не MorYT работать как силовые и находят применение только в изме
рительной технике.
Простейшая маrнитная систем (рис. 2 31, а) содержит управ-
ляющую обмотку 1, расположенную на шихтованном сердечнике 2,
и якорь 3, роль KOToporo выполняет поляризующий маrнит. Основ-
ным недостатком этой системы является относительно большая мас-
са якоря, что уменьшает быстродействие реле. Для устранения этоrо
недостатка якорь 3 (рис. 2-31, б) выполняют в виде пластинки из
маrнитно мяrкоrо материала, а поляризующий маrНИТ 4 укрепляют
на сердечнике '2. Недостатком этой системы является то, что поток
поляризующеrо маrнита, проходя по сердечнику, увеличивает ero
маrнитное сопротивление. Для уменьшения маrнитноrо сопротивле-
ния сердечника (рис. 2-31, в) ero выполняют в виде двух расщеп-
2-8. ПОСТОЯННЫЕ Аrниты ПОЛЯРИЗОВАННЫХ
Аrнитных СИСТЕ
Поляризованными называются электромаrнитные устройства, в
которые введены один или несколько постоянных маrнитов, выпол-
няющих вспомоrательную функцию, например, убыстрение срабаты-
вания, фиксации положения подвижной части и др. Наиболее широ-
ко поляризованные электромаrнитные системы применяются в реле,
исполнительных механизмах, шаrовых двиrателях и электромаrни-
тах спускноrо действия.
Поляризованные реле. Постоянный маrнит здесь вводят rлав-
вым образом для увеличения быстродействия, так как при наличии
поляризующеrо по..1Я исключается затрата времени на накопление
энерrии маrнитноrО поля управляющеrо сиrнала и время срабаты-
вания практически определяет-
ся лишь временем движения
якоря. Кроме Toro, поляризо-
ванное реле в ОТЛliчие от ней-
тральноrо обладает свойством
реверсировать движение якоря
при перемене полярности управ-
JIяющеrо сиrнала.
Маrнитная система поляри-
з6ванноrо реле должна отве-
чать ряду требований, важней-
шими из которых являются:
1. Якорь должен обладать
малой массой.
2. Маrнитная цепь управ-
ляющей обмотки должна иметь
малое маrнитное сопротивление
управляющему потоку и боль-
шое электрическое сопротивле-
ние вихревым токам.
Рис. 2-31. MarHHTHble системы по- 3. Поляризующий маrнит
JIярИЗОDанных реле с общей Mar- должен иметь малое рассеяние
нитной цепью. потока.
Одновременное выполнение
всех перечисленных требований
приводит к существенному усложнению конструкции маrнит ой си-
стеыы И ее удорожанию. Поэтому оно осуществляется только в тех
СЛУЧf!ЯХ, коrда от реле требуются высокое быстродействие и высокая
чувствительность.
f
1 2
3
*
1
2
3
6)
,
'1
J
8 2
Z 3 f
f 1
2 5) 6)
Рис. 2 32. Маrнитные системы поляризованных реле с разделенными
маrнитными полями.
ленных полюсных наконечников 2, укрепляемых на полюсах поляри
зующеrо маrнита 4. Управляющая обмотка 1 расположена здесь
соосно с якорем 3 из маrнитно мяrкоrо материала. QCHOBHblM недо-
статком этой конструкции является трудность крепления оси якоря
внутри управляющей обмотки, а разделение этой обмотки на две ча-
сти с целью выпуска оси якоря приводит К резкому уменьшению
управляющей м. д. с. И связанному с этим уменьшению чувствитель-
ности реле. Этот недостаток устранен в маrнитной .системе
(рис. 2-31, е), содержащей только управляющую обмотку 1, якорь 2
и поляризующий маrнит 3. Однако отсутствие сердечника приводит
к тому, что поток управляющей обмотки встречает очень большое
маrнитное сопротивление, так как в основном замыкается по возду-
ху. Все маrнитные системы, представленные на рис. 2 31, характери-
зуются общей маrнитflOЙ цепью управляющей обмотки и пол'Яризую-
щеrо маrнита.
N\аrнитные системы с разделенными управляющей и поляризую-
щей маrнитными цепями (рис. 2 32) сложнее, чем системы с нераз-
деленными цепями. Простейшей здесь является маrнитная система
(рис. 2 32, а), содержащая управляющую обмотку 1, расположенную
на сердечнике 2, якорь 3, укрепленный шарнирно на поляризующем
маrните 4, снабженном дополнительным сердечником 5. Зазор 6 меж
ду сердечниками 2 и 5 необходим для Toro, чтобы поляризующий
маrнит не создавал дополнительную маrнитную цепь для м. д. с.
166
Конструкции маенитных систем
[ r л. 2
I 2 8]
л остоянные маениты поляризованных систе.41
167
управляющей обмотки. Маrнитные системы 2 32, 6 и в отличаются
от системы рис. 2 32, а лишь незначительно. Наибольшим вращаю
Щим моментом обладает система рис. 2-32,6 с поперечным поляри-
зующим потоком. Для получения линейной тяrовой характеристики
здесь примен.яют «коrти:. (коrтеобразные выступы полюсных нако-
нечников), по которым основная часть поляризующеrо потока пере-
ходит в торцы якоря.
Поляризованные электро.маениты исполнительных механизмов
(рис. 2-33) применяют взамен нейтральных в тех случаях, коrда испол-
нительный механизм должен сра-
! батывать за время, меньшее 1 мс.
Здесь часто применяют режим за-
J поминания управляющеrо сиrнала,
коrда после прекращения тока в
управляющей обмотке якорь оста-
ется прит.янутым к полюсам за
счет действия поляризующеrо Mar-
нита и отводится пружиной толь-
ко после поступления в управляю-
щую обмотку HOBoro сиrнала об-
ратной полярности. По способу
Рис. 2 33. Поляризованные соединения управляющей и поля-
ризующей маrнитных цепей эти си-
электромаrниты исполнитель- стемы делятся на параллельные
ных механизмов.
(рис. 2-33, а) и последовательные
(рис. 2 33, 6). Принцип их дейст-
вия основан на перераспределении потока постоянноrо маrнита меж
ду якорем и шунтирующей якорь' частью маrнитопровода. При вы-
ключенной управляющей обмотке 1 пружина 2 отводит якорь 3 от
полюса 4 и поток м rнита 5 в основном замыкается через шунт 6.
Удерживающие поляризующие маениты (рис. 2-34) предназна-
чены для работы в автоматических устройствах, требующих практи-
чески MrHoBeHHoro отпускания (за время меньше 1 мс), В cTporo оп-
ределенный момент времени. Принцип действия этих устройств OCHO
ван на перераспределении рабочеrо потока постоянноrо маrнита пу-
тем шунтирования И.IJИ путем насыщения части маrнитопровода.:
В устройствах с шунтированием (рис. 2 34, а) поле управляющеи
обмотки 1 в шунте 2 направлено Cor ласно, а в якоре 4 встречно с
полем постоянноrо маrнита 3. Поэтому при включении тока поток в
якоре 4 резко убывает, и он отрывается от маrнитопровода 5. Уст-
а)
f
2
3
5)
Рис. 2 35. Поляризованные маrнитные системы ин-
дукторных (а) и реактивных (6) шаroвых двиrателей.
ройства с насыщением имеют два исполнения: простое (рис. 2-34,6)
и сдвоенное (рис. 2-34, в). В обоих случаях маrнитная система CQ-
стоит из якоря 1, маrнитопровода 2, шунтирующеrо зазора 3, по-
стоянноrо маrнита 4 и одной или двух упраВJlЯЮЩИХ обмоток 5,
rrроходящих сквозь круrлые отверстия в маrнитопроводе 2. При про-
пускании тока участ маrнитопровода вблизи отверстий быстро на-
сыщаются и поток маrнита 4 перестает удерживать якорь 1, замы-
каясь в основном через шунтирующий зазор 3.
Л оляризованные .маенuты шаеовых двиеателей применяются в
шаroвых двиrателях с пассивным ротором (индукторных и реактив-
ных), rде выполняют роль фиксаторов положения pOTo a при обес-
точенных обмотках статора. Дпя сохранения маrнитнои симметрии
здесь всеrда применяют систему из двух одинаковых маrнИТОВ.
В индукторных шаrовЫХ двиrателях (рис. 2-35, а) маrнИТЫ 1 и 2
поляризуют верхнюю 3 и нижнюю 4 маrнитные системы статора,
вследствие чеrо звездообразный пассивный ротор приобретает z
фиксированных положений, rде z число ero зубцов.
В реактивных шаrовых двиrателях (рис. 2 35, 6) также ПрJfме-
няются два поляризующих маrнита 1 и 2, обеспечивающих фикса-
ТА
"
5)
IIJ
6)
Рис. 2-34. Удерживающие поляризованные электро-
м аrИИТЫ.
При включении тока нужной полярности в обмотке возникает по..,е,
под действием KOToporo поток в шунте резко уменьшается, а поток
маrнита в якоре увеличивается и вызывает ero движение.
168
KOHCTpyKI{UU м.аенитных систем
[ r А. 2
цию ротора 3 в двух положениях, различающихся на 1800, но, кра-
ме Toro, эти маrниты обеспечивают поворот ровно на один шаr, ибо
под воздействием поля обмоток cTaTova ротор 3 может повернуться
из .фиксированноrо положения только на 1/2 шаrа (900), а последу-
ющий поворот ротора на Ч2 шаrа совершается при обесточенных
обмотках статора за счет силы взаимодействия маrнитов с клюво-
образными выступами ротора.
2-9. НОР АЛЬНЫЕ РЯДЫ ЛИТЫХ Аrнитов
ПРОСТЕЯШЕЯ ФОР Ы
При конструировании и модернизации маrнитных систем из спла-
вов альнико необходимо стремиться использовать маrниты массово-
ro выпуска, сведения о которых содержатся в каталоrе «Маrниты
литые постоянные». Новочеркасскоrо производственно-техническоrо
. объединения «Маrнит». В новых системах следует по возможности
применять только маrниты простейших форм в виде брусков, цилинд
ров И конусов (рис. 2 36), так как они дешевле фиrурных, а собран-
iJ
JJI
FlFп
qJU1 "s
tJ
· N 6)
Рис. 2-36. Литые маrниты простейшеА формы.
а... бруски; б цилиндры; в полые цилиндры; 2 усечеНllые конусы.
ная из них маrнитная система обычно обладает меньшим рассеяни-
ем. Литые маrниты выполняют из сплавов ЮНД4, ЮНДК15,
ЮН14ДК24 и ЮНI4ДК24Т2. Наиболее употребительны маrниты из
ЮНI4ДК24, так как стоимость 1 Дж энерrии у этоrо сплава ниже,
чем у друrих сплавов альнико.
Данные о маrнитах в форме брусков (рис. 2 36, а) приведены в
табл. 2-12 в порядке .возрастания размера L, совпадающеrо с на-
правлением намаrничивания. Данные о цилиндрических маrнитах
(рис. 2 36, б) приведены в табл. 2 13 в порядке возрастания диамет-
ра. Данные о маrнитах в форме полых цилиндров (рис. 2 36, 8) при-
ведены в табл. 2 14 в порядке возрастания наружноrо диаметра.
Данные о маrнитах в форме усеченноrо конуса (рис. 2 36, е) приве-
дены в табл. 2-15 в порядке возрастания высоты.
6 2 9] Н ормальные ряды литых маениТО8 простейшей формы 169
.
....
с::а
::f
=
е::
c\s
f-4
I 4,) I
::С'
=::С
4,):rD:: .Q .Q с'о
с;:::С::с t:;:0-
1C:Z:::r:: OQ) t:;:0-
CO co I:::(:E s2 OQ)
Q,:e 1C 1:::(:;
Ссе '" СУ) "'('1)
ХХ Q. с'о
о-
.
и ffSooO COOO OOCO(O OLCO
'" (OLC(O .....O> O> ..... Lt:)
('Ij .... ..... t-.
.. I
::Е LCO O C::>LC O LCOO
:1 а 000
::t: ....O')t-.СО ....Ct) ... .. ... ... .. . . .
:21 .... .....C't:)..... ""''''''O t-.<.OOO
Q, ..... ..... .....
4,)
:r LCO OLt:)oo OOOOO
t'f) 00.. LC..
со .............. ..: ...: r-: ..
Q, O>....LCt-.О Lt:) LC.....O>
Q) ..... ..... .... ..... ....
:21
::r::
&1 O.J ОLCLCОЪLCО О.. a.r: о.. t-: a.r: о..
Фс"':c-i с LCCO('lj('ljt-. oc.o
11:)11:) <.О (О Ф LCOOOO .....
:а LC
. ....
::с t:::f
Q, t:::f
Q) :r: t:::f
t-o .... :r:
со :r: Q
Q g
Q)
::С'
=:1:
D:: .QC'O
X::C t:;:0-
coLo::r:: О Q)
Ооса со I:::(:E
C::EIC "'('1)
се со с'о
ХХ о-
:
«i OOLC
и O OLC8 <.0800
и", ..... O> ('IjLC
се ..... <.O
.... .... .... ....
::s OOLCOO OLCLCLC O O
::Е .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. o. o.
i ::t: ('Ij COO O ""CO ....OO O 00')t-.C't:)
Q, .... .... ..... .... .... C't:)
Q)
:1 LC OLC
t'f) .. LC.. OOLCO LCLCLCO
се .. .. ... ..
Q, 11:)00000 ....C'I)C't:) .. .. ... .. c cc-i
LCO OO
4,) .... <.О <.О ............ ............. .....
IC LCLC\C('Ij \CLC\CLC LCI1:)O
о \С. LC. a.q, a.q,
::r:: ... .. ... ... 00"0')" ф ё . о. о.
О O.J <.Ot--O>c.o .... LC LC Ф .... .....
.... ............. ('Ij('lj
:а
::с
Q, t:::f
4,)
t-o
со ....
:r:
..--..
I
с.;
Q)
о
::::-;
Q.
о
-э-
('о
Е-о
:i5
Е-о
t::;
с-.
t:::{
:!:
:z:
Q
111
са
111
с;:
С
и
М
:s:
4,)
:Е
со
....
tJ:
u
....
4,)
tJ:
:z::
t;
о
с
:а
!:Q
*
Q
170
Конструкции .мшнитных систем.
[ r.4. 2
f 2 9] Нормальные ряды дитых м.йZHиToв простейшей формы 171
J
т а б л и ц а 2 13
Литые .маениты 8 форме цилиндров 1 (рис. 2 3б# б)
Продолжение табл. 2 14
I Размер.... мм I Масса I1
Марка сплава D I L r ' Марка сплава
Размеры, мм I
M cca.
D \ L
Размеры, мм
Марка J I н ci Направление намаrничивания
u
СПJIава D D.. u
.
58,0 39,0 29,5 320 Аксиальное
71,5 30,5 21,5 515 Т о ж-е
73,0 20,0 78,0 2156 » »
90,0 70,0 56,0 1120 » :.
102,0 48,5 31,5 1410 :. :.
105,0 78.0 47,0 1420 :. :.
112,5 87,0 44,0 1122 » :.
126,0 93,0 62,5 2700 :.
'20,5 11,5 10,5 19 Диаметральное
32,0 19,8 11,0 40 Акси альное
38,5 21,7 16,5 95 Радиальное четыреХПОЛЮС 4
ЮН 14ДК24Т2 ное
47,5 29,5 16,5 130 Радиальное мноrополюсное
55,5 39,9 H ,5 145 Радиальное четырехполюс-
ное
69,5 48,5 31,5 430 Диаметральное
26,0 9,0 10,0 28
26,0* 9,0 10,0 28
29,5 17,0 6,7 23
ЮНД4 30,0. 16,2 40,0 150 Любое
39,5 25,0 6,5 30
51,0 37,0 23,5 157
78,0 54,5 32,0 534
10 36,4 21
11,5 65,0 49
11,5 17,5 15
II ,5 107 82
13,0 108 ,5 105
13,2 65 62
13,5 17,5 18
13,5 61,5 64
ЮН14ДК24 15,0 10,5 13,5
16,0 66,5 100
16,5 21,Б 33
17,0 14,0 4
17,0 76,0 1,26
17,5 19,5 35
18,5 26,5 51
19,8 12,5 28
20,0 17,0 36,7
2<>.,0 21 ,5 52
22,0 22,5 62
23,5 22,5 76
25,5 13,0 48
26,5 21,0 81
27,0 27,5 112
27,5 21,0 87
28,0 26,5 110
ЮН14ДК24 29,5 38,0 160
30,0 63,0 350
31,5 31,5 160
32,5 27,5 156
37,5 39,5 235
40,0 41,5 320
41,6 39,5 315
80,0 25,5 250
11,5 43,6 435
14,5 123,5 4510
ЮНДI(15 17,7 65,0 48
24,7 ] 28
I 13,6 25
I Направление текстуры --- аксиальное.
· Сплав ЮНД15.
Таблица 2 14
.!JUTble .маениты 8 фор е полых цилиндров (рис. 2 3б. в)
I Размеры, мм
Марка сплава D
I D 1 I Н
I Macca I
r' Налрав..rение намarНИ'lивания
Т а б л и ц а 2-15
Литые ма2НИТЫ в форме усеченных "онусов! (рис. 2-361 е)
28,0 10,0 10,5 40 Ди эметральное
29,5 18,0 25,5 80 ТО же
33,0 18,5 29,5 140 :. :.
ЮН 14ДК24 35,0 9,0 25,0 146 Аксиальное
35,0 20,5 36,5 180 Тоже
35,2 22,0 21,5 96 Диаметральное
41,5 16,0 16,5 140 То же
41,5- 15,0 74,0 690 Аксиальное
51,0 26,4 17,0 210 Диаметральное
Марка сплава
Размеры, мм
24,0 31 29 О 129
28,0 38,5 34,5 О 220
ЮНl4ДК24 41,5 63,5 61,5 О 912
58,0 100 90,0 14 2980
н
Масса, .
D
D 1
d
t Направ;еиие наМ8rничИВЭННЯ ... BДOJIЪ размера Н.
172
Конструкции маенитных систем
[ r л. 2
2 1 О]
Нор.uальН,ые ряды ферритовых маенитов
173
2-10. НОРМАЛЬНЫЕ РЯДЫ ФЕРРИТОВЫХ МЛfНИТОВ
т а б л и ц а 2-16
Типораз.llеры Колы{евых маенитов из феррита 15БА300
(рис. 2-37, а), МАе
Ферритовые маrниты в отличие от литых BcerAa имеют простую
форму, так как технолоrия изrотовления фиrурных маrнитов слиш-
ком сложна. Подробные сведения об ассортименте, размерах и до-
пусках на размеры ферритовых маrнитов содержатся в [2-2].
d I D h d I D I 11 d D I h
Рис. 2-37. Основные формы
ферритовых маrнитов.
а ... КОЛЬЦО: б... ДИСК: в... плаСТИН84
8 20 4,5 8,0 32 4,5 8,5 50
24 34 60 5,5 10,
----- 24 70
20 36 5,0 8,5
24 16 40 5,0 9,0 80 6,0 10,
25 4,5 8,0 45 90
30
10 32 50 5,0 10,0
60 50
60
34 5,0 8,0 70 5,5 10,0 26 и 28 70
80
36 32 .4,5 8,5 90
40 5,0----9,0 34
50
----- 36 5,0----8'5
24 18 40 50
25 60
30 4,6---8,0 45 5,{},-",,9,О 30 70
32 80
34 50 5,5----10,0 90
36 60 100
12 70
40 5,0----8,0 36 5,0----8,5 5,5----10'
5'0----9'0 . 60
45 40 5,0----9,0 70
20 45 32 и 36 80
50 5'5----9,5 50 90
60 5,5----10'0 100
----- 60
25 70
30 80 6,0----10'0 70
32 4,5 8,0 .....
38, 40 80
34 36 5,0----8,5 и 42 90
14 36 100
40 5'0----8,5 40 5,0----9,0
45
45 22 80
50 46 90
50 5'0----9,0 60 110
60 70 5,5----10,0 120
70 5'0----9'5 80 -----.
50 100
-----
16 30 4,5 8,O 24 40 60 120 .
45
о
]] ; I
ДO
О
Маrниты серийноrо выпуска имеют вид колец, дисков и плас-
тин (рис. 2-37). Для кольцевых маrнитов (рис.. 2-37, а) примеияют
ферриты марок 15БА300, 22БА220, 25БА150. Наибольшее число ти- .
поразмеров (табл. 2-16) приходится на маrниты из 15БА300, выпус-
каемые в виде колец с наружным диаметром от 20 до 120 мм и тол-
щиной от 4,5 до 10 мм. Размеры колец, выраженные в миллиметрах,
образуют ряды:
о
d . . 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
D. . 20 24 25 30 32 з4 36 40 45 50
h 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0
П родОАженис
d . . 28 32 з4 з6 эв 40 42 46 50 60
D. . 60 70 80 90 100 120
h . 9,5 10,0
Кольцевые маrниты из ферритов марок 22БА220 и 25БА 150 име-
ют восемь и шесть типоразмеров (табл. 2-17). Дисковые маrниты
(рис. 2-37, б) . имеют шесть типоразмеров (таБJl. 2-18). Прямоуrоль-
ные (пластинчатые маrниты, рис. 2-37, в) имеIOТ восемь типоразме-
ров (табл. 2-19). Маrниты MaccoBoro выпуска имеют вид колец и
пластин. Кольцевые ыаrниты (табл. 2 20) имеют 17 типоразмеров;
пластинчатые маrниты (табл. 2-21) имеют 5 типоразмеров.
174
Конструкции м.аенитных систем
[rл. 2
2 11] Нормальные ряды маснитов и систем сложноr1 формы 175
Т а б л и ц а 2 17
Т а б л и ц а 2 20
Типоразмеры кольцевых маею тов массовО20 выпуска
45 22 10 44 18 5,5
48 22 11 44 18 7,0
56 24 8 52 23 7,0
56 24 12 52 23 8,0
25БА 170 61 24 8 25БА 190 60 25 9,0
61 24 13 65 32 12,0
72 32 10 75 28 12,5
72 32 15 85 35 15,0
86 32 10
Таблица 2 21
Типоразмеры пластинчатых ма2нитов массовоео выпуска
Размеры, мм
Марка феррнта
L Ь h
84 64 8
16БА190 84 64 10
84 64 14
22БА220 80 60 16
120 80 16
Типоразмеры кольцевых ма2нитов (рис. 2 37, а)
Марка Размеры, мм Ma;ca. Марка I Размеры, мм Масс&,
феррита DI d I h феррита DI d I h r
44 18 5,5 з9 22БА220 85 35 15,0 374
44 18 7,0 49 20 12 12 15
52 23 7,0 66 22БА150 25 14 16 30
22БА220 52 23 8,0 75 40 26 20 70
60 25 9,0 114 45 18 42 270
65 32 12,0 165 52 22 45 390
75 28 12,5 252 80 30 30 650
Размеры, мм
Марка
феррита
D I d h
Таблица 2-18
ТиnораЗ.4tеры дисковых маенитов (рис. 2 37, 6)
Ма рка
феррита
Размеры, мм
D I d h
Размеры, r.. Размеры, I Размеры, r..
Марка мм Марка мм IQ. Марка мм aJ.
феррита и феррита феррита и
и и
DI aJ D I h DI aJ
h h
I
25БА 150 10 12 5 25БА150 17 .20 25 25БА 150 50 55 560
13 15 10 20 24 40 70 80 1540
I
2-11. НОР АЛЬНы,Е РЯДЫ Аrнитов
И Аrнитных СИСТЕМ СЛОЖНО Я ФОР Ы
Исполн,ниt ,
НспОЛlflllиl Z
Т а б л и ц а 2-19
Типоразмеры прЯМvуеольных маенитов (рис. 2 37, в)
Марка Размеры, 101 мэ;са.! Марка I Размеры, мм I Ма;са,
феррита h , 1 I ь феррита h I I ь
1
10 12 6 5 52 80 60 1350
25БА150 16 18 10 15 25БА150 76 80 50 1520
2() 20 14 30 95 60 40 1215
30 45 з4 240 95 80 60 2430
в настоящее время оте-
чественные заводы выпуска-
ЮТ MHoro разновидностей
MarHHToB сложной формы,
различающихся иноrда лишь
несущественными деталями.
Так, в каталоrе 1976 r. «Mar-
питы литые постоянные»
Рис. 2 38. Нормализованные
маrнитные системы с вну'
рирамочным неподвижным
маrнитом.
176
Конструкции маенитных систем
[Тл. 2
2 11] Нормальные ряды. маенитов и систем СЛОЖНОй формы
177
приведено 114 типов маrнитов, из которых 84 маrнита имеют только
один ТИПоразмер. Мноrие из этих маrнитов имеют весьма оrраничен-
ную область применения. Поэтому ниже приводятся сведения лишь
о тем маrнитных системах и маrнитах, которые хорошо себя зареко
мендовали и MorYT быть использованы во мноrих устройствах.
Ма2нитные системы с внутрирамочны.ми маенита.ми (рис. 2-38)
выпускают в двух исполнениях.' Исполнение 1 характ ризуется на-
личием у маrнита полюсных наконечников с полюсной дуrой 1450.
C':I
C':I
.
::f
=:
t::;'"'"'
\O
(';J
fo-4 .
::s
"'--'
Исполнение f
v оста Л6ное
- ь C,x*SO .
\:I. GfX
Е'::
Схlf.5" &xq.5"
-g:::.
gr 8 L
b
v60cтfl1f6H()8
В
t
Нсnолненuе2
v 6 остаЛ/JНО6
А"Д
8
v 6 о;таЛlн()е
l
l
РНС. 2-39. Неподвижные внутрирамочные маrниты раз-личных
исполнений.
Маrнитное поле в рабочем промежутке здесь равномерное. Система
приrодна только для механизмов rальванометрическоrо типа. Ис-
полнение 2 характеризуется отсутствием полюсных наконечников,
вследствие чеrо распределение маrнитноrо поля в рабочем npOMe
жутке близко к синусоидальному. Такая система приrодна для из
мерительных механизмов лоrометрическоrо типа. Нормализованные
размеры маrнитиых систем с внутрирамочным маrнитом приведены в
табл. 2-22. Исполнение 1 имеет 14 вариантов, а исполнение' 2----
17 вариантов.
Ярмо выполняют из стали 10 (rOCT 1050-60), а полюсные нако-
нечники или из стали 1 О, или из стали А (ЧМТУ 2900-51). Нормаль
допускает следующие отклонения от чертежа:
а) уменьшение длины рабочеrо промежутка б по ряду R а 40
(rOCT 6636-60) за счет уменьшения BNYTpeHHero диаметра ярма D.;
б) увеличение высоты ярма h. по ряду Ra 10;
12;---64
о
f.o
::s
<'v
2$
о
::s
...
(Q
IZI tз tз uE
r:;
t: u u u e3 u 00 C'I
(J 00::G::G 00 ::G 00::G::G ::G::G 00 ::G ::G::G
r::!r::!r::! r::!r::!r::! r::!r::!r::!r::! r::!r::{ r::! r::!q qr::!
:.:: ::С::С::С ::с::с::С ::с::с::с::с ::с::с ::с ::с::с ::с::с
CI.
QQQ QQQ QQQQ QQ Q QQ QQ
0'<1'(0 С":)ооC'l ::2 с":) '<1'0)
Ir · Х1JШ g ... ... C'I ... ... с":) C'I С":)'<1'
0"0"0 о-ос 0-0"0"0" 0"0" с 0.0. о-о"
--------
ас.. (0_ t--
C\I .... ... ...
4.1
:s::
==
4.1 tJ (о 00 00 з
== 4:- О
а t:
t: ---- о: ........ ............... I
() :s:: о о о
:s:: == о V,)V,) о u:>o
4.1 r.S ;i v,)" !i ..
== с":) '<1'
О ... C'I C'I
---- r:; -----
:.: о
о о C'I -.:t" (о
о о) ... С":)..
(1) ... C'I
---- :lI -----
:&
4.1
4: (о 00 00
:.::
()
---- ----- ...........
о
r::{ r.S (о 00 З
IZI
t; u u u
t: '<1' 00 1О 00 00
(J u с... "'u 2 C'I с':) u "'u
::G::G 00 ::G ::G ::Goo 00 ::Goo
:.: r::!q q r::! r::! r::!r::! r::! r::!r::! r::! r::! r::!r::{
CI. ::с::с ::r: ::с ::с ::с::с ::с ::с::с ::с ::с ::с::с
QQ Q Q Q QQ QQ Q :Q QQ
:;:
---- ..............
и .d:>g о) ... ...
... ....
со с с с о.с о" 00. о. о 0.0.
* 10 (О. r-- 00
IQ ...: .
.... .... ....
... ............
(1) 4:- о
== 00 ....
==
QJ О ..............
== t: О 10 О 10 ас
r:; Q' r-: gf (о.. .
о о:
t: :s:: ... ... C'I
---- == --------
.... (1) .., о о (о
Q == С":). 10. .. С":).. 00"
о
t; ... ... C'I
:.::
s о C'I (о О
Q CJ о. tO -
(1) ... ... ... ...
---- ........ ------------ --------
:& З (о
4: (1) 00 ....
aI
---- :.: r.S
() I l
» V,) C'I о о u:>o о o о 00
.() t: (о.. r-: r-: 0>. оо"з. C'I ... '<1' ..
О ... ... ...
t:{
r.3 о с":) (о о
"I::S 00 ... .... ... C'I
*
(,,)
c:u
...
::s
f.o
::s
<'v
(\')
:о
::z:
сх)
о
(\')
;:s
о
ci.
(1)
:t
(1")
CI.
с:
з!
IZ:
g
CI.
t:
U
178
[Т л. 2
2-11] Нормальные ряды маенитов и систем сложной фОрАtы
179
Конструкции маенитных систем
в) для ,..иниатюрных и профильных приборов изменение высо-
ты маrннтной системы (h и h l ) ПО ряду Ra 10 и наличие отверстий
н пазов в маrните;
r) для изменения характера распределения индукции в рабо-
чем промежуnre профилирование ярма) срезы и различные виды
намаrничивания маrнита;
3'"
. т "
A
v 6 остальное
НапраВление
нана ничиfJОNшt
.. .
rvостаЛЬNОf:
6',
Д--А
Ф23,stо,з
ф 2' !:O:r
h:I
с:)'
....
C\.I
..::Jo
.....fA 16,3 O,fII.
Напра6ЛIJНU6
нана ениl(и6ан,,
..
б)
-4
2от8. Фч.
I
Марка Масса,
спла8а r
ЮНДК 18 2G
а)
арка Масса,'-
сплаВа r
юн,qКf6 32,35
Рис. 2 41. Стержневые маrниты.
а эллиптический; б --- круrлый.
А"Д
Ф2s,s+о,s
о}
арка Масса,
спЛtlItz z
1fIII.U птt. (19. О
ЮIIII (1&,5
tV Остальное
НапраВленuе
HaHazHuvufJaНU/f
..
A A
75 О ,О
I"<O.J остал"но
Напра4ленuе
Hu"azHuvufJaHlJ1t
..
25 fl.l*
'А
"'t..
-
ФZf о,s
1
, tf)
/ с::::)
...
,) с-.а
с::)'
....
't)
, .......
,
13'1:0,3
0,05 11
Ф27 1Ш
ФJО fJ,28
а)
Рис. 2-40. Униполярная маrнитная система стержневоrо типа.
Рис. 2-42. Стержневые маrниты.
а --- rладкий; б --- с кольцевой выемкой.
д) для приборов С уrлом поворота подвижной части, меньшим
900, ---- уменьшение уrла Полюсных наконечников.
Значения индукции в рабочем промежутке при перечисленных до-
пущениях MorYT не соответствовать величинам, указанным
в табл. 2-22.
Внутрирамочные маениты (рис. 2-39) имеют четыре исполнения,
различающихся в основном способом закрепления маrнита в обойм
Шлифуется вся поверхность. Нормализованные размеры приведеньt
в табл. 2-23. В качестве материала в основном используется сплав
ЮН 14ДК24.
Маенитные системы со стержневымu маенитами (рис. 2 40
2-43) применяются в измерительных механизмах униполярноrо типа.
Шлифуются обе торцевые поверхности. В качестве материала наибо-
лее приrоден сплав ЮН14ДК24.
12*
180
Конструкции .маенитных систе.м
[rл.2
g 2-11] Н ормлльные ряды .маенитов и систе.м сложной фОрАfЫ
181
с-:>
C..:I
с::.
со
::1
&с
t;
О
a:s
...
J u':) о о'> 00 -.::t" 00
u
u':) о 00 r-.. о о
..... ..... .....
са C..:I
111 f-4 f-4
са u':) C..:I -.::t"
J:; ..... C..:I C..:I .....
t: :::G :::G :::G :::G :::G :::G :::G
u .....
са t::( Ш t::( t::( t::( t::{ t::( t:f
:r: :r:: :r: :r:: :r:: :r::
Q.
са Q Q Q Q Q Q Q
I
м I о I
о I I
.....
о
.... -.::t" 1
о
" 1
аинаНОIr>.l О
.....
- O 30JЧ О О I
"н лuо'I1 +1 tI
ос)
3ИН3Ы Н€ к:
еюнчltвн .. . J
.. ИJW Н -.::t"
зинзноlt)f О М О I о о
,... q .... .....
- O 30" О О О О О
"в лuо'11 1 I 1 1 1
Q:I
3ВН3Ь8нв u':) LO О
3ОИЧIrВН 00 о'> 00
- ИJ'IОН
о с.о 00 -.::t" с.о 00 -----
3НН3НО Itя ..... ..... о ..... C':I О .....
-J.O еюw .. ..
о о 00 о о о
-Н ЛUО'I1 1 1 +1 / / /
аинаЬ8Н€ u':) u':) о u':) <:;)
оюнчlt8Н о'> М
- ИWО Н ..... ..... ..... ....
00 00 g о
3ВRзиоlt)f r-... .....
-ш ею" о 00 о
- В лuо'11 00 о 00 о с>
+1 1 +/ + +
-----
аИН3Ь8нв О О u':)
ею нчltUН .. ..
о
-ИWОН ..... ..... .....
3ВН3Нltоu и C..:I ,... М
r-.. 00 О 11:) О u':) I u':)
00 r-.. 00 о'> r-.. о'> о'>
..... ..... .....
.
<
tд f-4 f-4
u':) -.::t" u':) -.::t" '"'=t" u':) -.::t" LQ
..... ..... ....
:::G :::G :::G :::G :::G :::G
.....
t::( t::{ t::( t::( t::(t::( t::i t::{ t::(
:r:: :r: :I: :r:: :r:: :с :r:: :r:: :r::
Q Q Q Q Q Q Q Q Q
* 1 I
м
о
* 1 I о I I м 1
м
о ..... о
с.о 1 с LQ
-.::t" -.::t" -.::t"
О 1 о u':)
м м C':I
с <:> о
..... .... .....
.. 1 о о 1
<:>
I 1 +
о 1 ос о I
u':) с.о 00
о о с
..... ..... ....
с о с с о
1 1 / / 1
* I
с * с с
с.о
о с.о а>
..... м ... ....
.....
с 00
.... ..... ....
..
о о <:> о
1 1 1 1
о о u':) с
о'> О .... ....
..... ..... .....
.
I.CO О С 11:) С 11:)
t'- о'> 11:)
с с> с .... с> С <:)
.. .. с с о <:) с <:)
ос
+1 + 1 1 + I I
,.... 1.0 <:) с> О С
.. C'I:) 11:) ф о'>
.... .... ..... ..... ..... c't
..... C\I
......,
.
Q)
<:)
f..o
;:s
c'u
t:S
-
:о
<:)
2-
;:s
CD
:IIt
а
:t
t:S
Q:)
<:)
о)
;:s
t:S
<:)
:t:
а;
::t
Q,
О
foo
О
r..
О
==
u
О c:i.
:r:: QJ
од ::е
t:;
о 1":
foo са
о-
с:
= ::ёi
.;:; :z:
cr
::1: О
I!:I
:r:: с'о
u g.
са
& u
* .
.
]82
[Т л. 2
2 11] Нормальные ряды маенитов и систем сложной формы
183
КОНСТРУ1Сции маенuтных систем
) РаsмеР6/
спра60уные
#'v остальное
.:t-
c:::r
....
'lF
1Хl,.5 0
,6+0,12
)
A A
O
-\.
1)
I'V {JстаЛ6нсе
Ф57,5"!::;
Напра8ле'Уl'е
на IIfltHuvu6a1ft/1I
t:s
11::
)(
0,3
22,5А"
JQ,5A
.
НОН 11". Марка Иасса,
. /(А. сплаltl r
16М
... I -- /ОНД 8 27&
I + J' ""AKt. 21'5
o,5X 50
прит!lлитll
н o,f o,2
Рис. 2-43. Стержневые маrниты.
а... подковообразный; б --- дуrообразный.
2хlЮ D
Маениты арОЧJlО20 типа (рис. 2-44) применяются в системах с
внешним (по отношению к обмотке) маrнитом. Наружная поверх-
ность цилиндрическая. Шлифуются только полюсные поверхности.
Нормализованные размеры приведены в табл. 2-24.
Фиеурные приз.матичеСICие .маениты, (рис. 2-45) с плоскими по-
люсными поверхностями (рис. 2-45, а) имеют два продольных паза,
Jпрощающнх соединение с полюсными наконечниками. Шлифуются
обе плоскости поверхности. Нормализованные размеры приведены
в табл. 2-25.
Маrниты с выпуклой полюсной поверхностью (рис. 2 45, б).
Шлифуются обе полюсные поверхности, одна из которых имеет ци-
Jmндрическую форму. Нормализованные размеры приведены в
tабл. 2-26.
Рис. 2-44. маrниты ароч.
Horo типа.
Рис. 2-45. Фиryрные
призматические маrниты.
1,
а --- с плоскнми полюсными
поверхностями; б.... с ВЫПУК-
лой полюсной поверхностью.
)
55
С Н Ш1 8 ,
I
--==-. .
N S а) В,
: S []
6l)
11,5
2
Рис. 2-46. Маrнитные роторы «электрическоrо ваJlа тахометра.
а --- общий вид: б детали.
184
Конструкции жаениТНtJtх систем
[ТА. 2
З j]
Общие положения
185
u
u
Марка сплава
Маенитные системы роторов электрическоео вала» (рис. 2 46)
применяют в дистанционных тахометрах. «Вал» состоит из трех-
фазноrо маrнитоиндукционноrо reHepaTopa, являющеrося датчиком
тахометра, и миниатюрноrо трехфазноrо синхронноrо двиrате.r.я С
асинхронным запуском при помощи rистерезисноrо диска, укрепля-
eMoro на одном Ba.1JY с постоянным маrнитом.
Т а б л и ц а 2-24
Нормалиsованные размеры арОЧ1itYХ .наеН,итов (рис. 2-44)
IQ I Размеры, мм
са О
lЁ в I н I н, I L I L, I D I R
'-
0042 24,6 16,5 , 11,0 38,б 22,5 60,б 11,3 0,197 ЮН 14ДК24
0194 16,0 15,0 11,0 25,0 16,0 45,0 8,0 0,083
0077 25,0 11,0 12,0 40,0 21,0 61,5 1,0 0,178 } ЮНД4
0473 16,0 14,5 10,0 24,8 15,0 44,0 7,2 0,078 }
0475 25,0 17,0 12,0 40,0 17,0 61,5 1,0 0,193 ЮН14ДК24
1562 15,5 I 14,5 10,0 25,0 15,0 45,0 7,0 0,070 ЮНД4
1575 24,0 17,0 12,0 40,0 23,0 62,0 11,0 0,180 ЮНДК18
...
rЛАВА ТРЕТЬЯ
РАСЧЕТ МАrнитных СИСТЕМ
С ПОСТОЯННЫМИ МАrНИТАМИ
3-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
в
н L
R I
Масса, I
Kr
Марка сплава
Основная задача проектирования маrнитнЫХ систем с постоян-
ными маrнитами обычно заключается в выборе формы и размеров
маrнита и деталей маrнитной арматуры (полюсных наконечников,
сердечников, ярма и т. п.), обеспечивающих оптимальное соотноше-
ние параметров. Выбор критерия оптимальности опреде.lяется на-
значением маrпитной системы. Наиболее часто в качестве критерия
оптимальности принимают или энерrию в рабочем зазоре (у измери-
тельных механизмов с I10ДВИЖНЫМИ обмотками), или маrнитный мо-
мент (у измерительных механизмов с подвижным маrнитом), или
силу тяrи (у поляризованных реле, маrнитных муфт, редукторов
опор и фиксаторов), или структуру и напряженность поля в рабо-
чем объеме (в устройствах маrнитной оптики). Однако это не исклю-
чает использования в качестве критериев оптимальности технолоrи-
ческих и экономических показателей, роль которых особенно велика
при проектировании маrнитных систем из новых материалов ввиду
их относительно высокой стоимости.
Любой постоянный маrниТ представляет собой источник маrнит-
Horo поля с распределенными параметрами. Поэтому строrий расчет
возможен здесь только по уравнениям теории электромаrнитноrо по-
ля. Однако ввиду трудности применения этих уравнений к расчету
маrнитных систем сложной формы обычно применяют упрощенные
методы 1.
При расчете маrнитных систем измерительных приборов п
средств автоматики наиболее употребительны три основных метода:
метод отношений, метод размаrничивающеrо фактора и метод ЭК-
вивалентноrо соленоида. Практика показала, что перечисленные ме-
тоды удобны для анализа при выборе наилучшеrо соотношения па-
раметров и дают приемлемую точность: метод отношений при рас-
чете маrнитов с арм турой, метод размаrничивающеrо фактора----
при расчете маrнитов без арматуры в форме брусков и цилиндров,
метод эквивалентноrо соленоида при расчете маrнитов без а рма-
туры, выполненных из новых материалов с очень высокими значе-
ниями коэрцитивной силы и энерrетическоrо произведения.
Расчет маrнитной системы независимо от избранноrо метода тре-
бует знания маrнитных характеристик применяемых материалов.
Т а б л п ц а 2-25
Нормализованные раЗАfеры фиеурных призматuческих маснитов
(рис. 2-45)
IQ Размеры, мм
O
e-t I I I j I rO
:1= Н u Марка сплава
0'- L LJ В В. R u
:с;
0044 26,5 23.5 19.0 23,б 6,0 2,5 0,099
0<Ж6 38,0 44,0 34,4 21,0 8,0 2,5 0,306 } ЮН14ДК24
025б 19,5 20,5 17,5 12,5 6.0 2,0 0,033
0374 31,0 40,0 32.0 19.5 6,0 2,5 0,183
0375 12.0 19,0 13,3 15,5 4,0 1.6 О, <У'..3 } ЮНДК15
1ЗZl 31,Б 40,0 32,0 19,5 1.8 2,9 0,183 юн 14ДК24Т2
Т а б л и ц а 2-26
Н ор.малuзоваН,Н,ые раз.ме ры призматических маеН,иТО8
с выпуклоЙ полюсной повер:<Н,остыо (рис. 2-45, б)
Номера I
маrнитов
Размеры, мм
..
0084 21,Б 22.1 20,0 29,0 0,062 ЮН14ДК24
0З59
oзro 19,1 22,7 21,Б 29,0 0,052 ЮНДК1Б
19,1 22,7 21,5 29,0 0,057 ЮНД4
0419 32,0 29,2 29,2 42,0 0,172 ЮНДК15
0763 22,0 19,6 18,5 29,0 0,060 I ЮН14ДК24
0901 25,Б 38,Б 18,0 30,4 0,120
1042 22,0 25,5 19,0 20,8 0,070
1264 24,0 31,5 28,5 19,8 0,184
1215 16,0 8,5 80,0 11,0 0,073
1482 26,5 34,0 61,5 50,3 0,205
1551 23,0 26,0 20,0 20,8 0,086
,
I В последнее RремЯ начали разрабаТblваться методы расчета маrнитных
систем, основанные н:'\ llри неliНИ моделирования и ЭВМ.
186
Расчет м.аенитных систем
[Тл.3
3-2]
Расчет маенитов с арматурой методом отношенuй
187
а)
6)
6)
на значению полезной мощности Рн /rUп, выделяемой в наrрузке,
а площадь пря юуrольника oecd потерям мощности внутри reHepa"
тора PB /rUB' При некотором значении a ao полезная мощность
достиrает максимума Рп (/rU п ) т(JЖ. Точка h волы-амперной ха-
рактеристики, соответствующая этому условию, Iinывается точкой
максимума полезной энерrии.
При переходе от расчета электрической (рис. 3-1, а) к расчету
маrнитной цепи (рис. 3-1, б) все построения полностью сохраняются
в' силу упомянутой аналоrии. Кривая оа определяет здесь вебер,
амперную. характеристику маrнита, отрезок оЬ определяет м. д. с.
маrнита Р м , а отрезки od и db те ее части, которые обеспечивают
поддержание маrнитноrо потока внутри (р ь ) и снаружи (р в ) Mar.
нита.
Если маrнитное состояние арматуры Аале о T насыщения, то
внешняя проводимость A--const и характеристика внешней прово-
димости имеет вид прямой Ьс, уrол а наклона которой определяет-
ся условием tgа А Фм/Fп и откладывается на чертеже с учетом
масштабов координатных осей. Если же маrнитное состояние арма,-
туры или некоторых ее участков близко к состоянию насыщения, то
va r и характеристика внешней проводимости становится нели-
нейно А . Точка с пересечения вебер-амперных характеристик маrни-
та и арматуры 'определяет маrнитный поток Фм в нейтрали постоя Н"
Horo м'Зrнита. Площадь прямоуrольника oecd пропорциональна энер-
rии маrнитноr() поля Wв ФмFв/2 вне маrнита. Точка h определяет
условие максимума внешней энерrии, коrда W в == ( Фм:и ) .
I ти
Маrнитные цепи в отличие от электрических лишены изолято-
ров. Поэтому маrнитное рассеяние в них неизбежно и полезной
является только та часть внешней энерrии, которая заключена в
рабочем зазоре. Маrнитный поток ФМ можно рассматривать как
сумму рабочеrо потока ФРаб И потока рассеяния Ф рас . Поэтому
Ф М == ФРаб + Ф рае .
Соответственно А==Араб+Арас и Wп wраб+ W pac ,
Если учитывать, что параметры маrнитных материалов даются с точ-
ностью порядка 5%, а принятые методы расчета маrнитных ПРОВО-
димостей имеют ряд допущений, точность расчета маrнитных систем
порядка 10 15% считается удовлетворительной.
3-2. РАСЧЕТ МАrнитов САРМАТУРОЯ
МЕТОДОМ ОТНОШЕНИЯ
Систему, состоящую из постоянноrо маrнита, маrНИТflОЙ арма-
туры и воздушных путей маrнитноrо потока, обычно р.ассчитывают
по методу отношений (метод Эвершеда Пику), при котором Mar-
нитная цепь при водится к двухузловой эквивалентной схеме с со-
средоточенными параметрами. Распределение маrнитноrо напряже-
ния вдоль маrнита принимают линейным, а маrнитное сопротивление
арматуры (если ее состояние далеко от насыщения) считают равным
нулю. Формальная аналоrия между уравнениями маrнитной и элект-
lr
а
fJ
11
8
Рис. 3-1. К расчету маrнитных систем по методу
отношений.
рической цепи позволяет использовать для расчета маrнитной цепи
rрафоаналитический метод, широко применяемый при расчете нели-
нейных электрических цепей. Аналоrом тока / здесь является Mar-
нитный поток Ф, аналоrом э. д. с. Е ---- м. д. с. р, аналоrом электри-
ческой проводимости g ---- маrнитная проводимость А, а аналоr'ом
вольт-амперной характеристики reHepaTopa вебер-амперная харак-
теристика маrиита.
Из теории непинейиых электрических цепей известно, что для
определения тока / в цепи, состоящей из reHepaTopa, имеющеrо э. д. с.
Е н наrрузки, проводимость которой g, нужно построить (рис. 3..1, а)
вольт-амперную характеристику reHepaTopa (кривая оа) и, отложив
по оси абсцисс отрезок оЬ, равный Er, провести из точки Ь прямую
Ьс под уrлом а, TaHreHC KOToporo определяется условием tg a.==g.
Лииию Ьс обычно называют характеристикой внешней проводимо-
сти. Точка с ее пересечения с характеристикой reHepaTopa определя-
ет значение тока /r (отрезок cd). Отрезок bd определяет напряжение
и н на зажимах наrрузки, а отрезок od внутреннее падение напря-
жения и в reHepaTopa. Площадь прямоуrольника bdcf пропорциональ-
rде
Фра б F и
Wраб == 2
ФраеFа
W pae == 2
Так как
ФрабlРв == Араб и Фрае/Fв == А рае ;
то
W п Ф М
-------------
W раб ФРаб
rде (] ---- коэффициент рассеяния.
При расчете цепей с постоянными маrнитами обычио вместо
вебе р -амперной характеристики используют кривую размаrничивания
В== (Н) (рис. 3-1,8). Это возможно, так как кривые B f(H)
отличаются от кривых ф=={ (Р) только масштабом и положением
А
(3-1)
==(],
Араб
188
Расчет MaeHUTHblX систем
[rл.3
I 3 2]
Расчет маенитов с арматурой методом отношений
189
точки начала координат В ==ФjSм, rде SM площадь поперечноrо
сечения ыаrнита по нейтральной линии, а Н == F/lM' rде 111. длина
маrнита. При таком изменении масштабов отрезок cd определяет
индукцию В. в нейтрали аrнита, отрезок od напряженность Н В
поля внутри маrнита, отрезок db напряженность Н н внешней
части поля маrнита, отрезок оЬ коэрцитивную силу по индукции
Н сВ, а уrол а наклон приведенной характеристики внешней про-
водимости системы, который находится из соотношения
ВМ Фм 1м 'м
tg а == Н м == F н SM == А SM . (3 2)
Точка h. соответствует максимуму произведения ВмН н и обыч-
но называется точкой максимума энерrетическоrо произведения, так
как это произведение входит в формулу, определяющую энерrию
внешнеrо поля м.аrнита:
внешней ПРОВОДИ!dОСТИ маrнита без арматуры tga\ ==Авоздlм/Sм и
проводят прямую ОА внешней проводимости маrнита.
5. Из точки А под уrлом б == arctg flB (flB коэффициент возвра-
та) проводят прямую маrнитноrо возврата AL.
6. Определяют проводимости рассеяния арматуры Aal...&n,
проводимость рабочеrо промежутка Араб и новые значения проводи-
мости рассеяния между боковыми поверхностями маrнита A ...л
(если присоединение арматуры существенно изменяет поле рассея-
ния с боковых поверхностей маrнит а).
WH == BMSMHHlM
2 2
ВмНн
2 Ум,
(3-3)
8
8
rде V M ==SlI.l,. объем маrнита.
Из сопоставления (рис. 3-1, б и в) следует, что
ФМ == ВМ SM; F в == Н В 1м; рм == НеБ 'м' (3 4)
При Н==Н св , В==О, М==МО и B==flo (М Н) принимает вид
Нсв==Мо. Поэтому м. д. с. маrнита рм можно оп р е д елять и по
\ I формуле РII.==М о lм. rде МО намаrниченность пр'и В==О.
н
в
8r
Е
!f C8
о
б)
п орядо1С расчета маенитной. системы при
намаеничuванuu .маенита отдельно от
арматуры
При расчете маrнитных систем, у кОторых маrнит намаrничива-
ется отдельно от арматуры, необходимо учитывать, что рабочая точ-
ка l:Iаходится не на кривой размаrничиваниSJ, а на прямой возврата,
и поэтому все построения должны вестись относительно прямой
возврата.
1. Определяют проводимость А\, А2, "., Аn между боковы-
ми поверхностями маrнита и проводимость Араб ero рабочеrо про
межутк а.
2. Определяют проводимость А возд воздушных путей потока
маrнита Авозд==Араб+0,5(Лl+А2+.' +Аn), rде множитель 0,5 учи-
тывает принятое выше допущение о линейности распределения wat
НlHHoro напряжения вдоль длины маrнита.
.. 3. Строят по справочным данным rOCT или по аппроксимирую-
щеи формуле характеристику размаrничивания B==f(H) (рис. 3-2)
для выбранноrо материала маrнита. Характеристика должна прохо-
дить через точки Нсв, Br и (ВН) тах, значения которых нормирова-
ны rOCT.
4. Определяют крутизну наклона l характеристики приведенной
6.)
Рис. 3 2. К расчету маrнитных систем при намаrничивании маrнита.
а отдельно от арматуры; б совместно с арматурой.
7. Подсчитывают проводимость Арас потоков рассеяния маrнита
с арматурой Арас==Ааl+Аа2+...+Ааm+0,5(Л +л; +...+A ).
8. Определяют общую проводимост всех путей Маrнитноrо по-
тока
Ао == А р8с + Араб.
У. Проводят прямую 08 приведенной внешней проводимости
маrнита с арматурой до ее пересечения в точке 8 с прямой возвра-
та. Крутизна наклона этой прямой tg а2==Лol м /SII..
10. Определяют индукцию ВМ в нейтрали маrнита (отрезок ВЕ).
11. Проводят прямую ОС проводимости рассеяния маrнита с
арматурой до ее пересечения в точке С с продолжением прямой
возврата. Крутизна наклона этой прямой tg аз== ApaclM/S,..
12. Определяют рабочий маrнитный поток
Араб
Фраб == ВМ SM'
.10
I Здесь и далее под крутизной наклона понимается тантенс уrла наклона
со тветствующеА характеристики.
Критерием правильности выбора соотношения основных разме \
}JUU маrнитной системы служит энерrия в рабочем промежутке,
пропорциональная площади заштрихованноrо прямоуrольника
BDF К. Максимума эта площадь достиrает при условии, что точка
190
Расчет Ма2нитных систем
[ r л. 3
8 2]
Расчет маенитов с ар.матурой методом отношений
191
в делит отрезок CL пополам. В этом случае рабочий маrнитный
поток равен половине потока KopoTKoro замыкания после возврата.
Если окажется, что соотношение размеров системы далеко от
оптимальноrо, то иЗМеНЯЮТ размеры рабочеrо промежутка, выбирая
их такими, чтобы точка 8 делила отрезок CL пополам. При этом
можно считать, что изменение размеров рабочеrо промежутка не
отражается на проводимости рассеяния арматуры (tg аз==сопst).
Порядок расчета маенитной системы при намаеничивании
маенита совместно с арматурой
Этот расчет несколько проще, чем в предыдущем случае. После
нахождения проводимостей рабочеrо промежутка Араб, рассеяния
Л рас и общей Ао и построения по справочным данным rOCT или
по аппроксимирующей формуле кривой размаrничивания проводят
(рис. 3 2, б) прямую ОА приведенной внешней проводимости с кру-
тизной tg al Лоl../S.. и прямую 08 проводимости рассеяния с
крутизной tg a2==A pac l../S M . Затем определяют 8.. индукцию в нейт
рали маrнита (отрезок АС) и находят раБОtJПЙ маrнитный поток
Ф раб . Критерием правильности выбора соотношения основных раз-
Mep B маrнитной системы служит, как и раньше, энерrия в рабочем
промежутке, но здесь оНа пропорциональна площади заштрихован-
Horo прямоуrольника A8DE, причем положение точки А, соответст-
вующее максимуму этой площади, зависит от формы кривой раз-
маrничивания и может быть найдено или аналитически или (что
обычно значительно проще), rрафически, путем небольшоrо числа
проб. -Смещение точки А в ее оптимальное положение здесь дости-
rают тем же способом, т. е. в основном за счет выбора надлежащих
размеров рабочеrо промежутка.
Рис. 3-3. Маrнитные системы с пренебрежимо алым рассеянием.
а двухполюсная; б четыреХПОJIюсная; в к расчету длины силовой линии.
цилиндр как совокупность элементарных маrнитов. Длина 1м лю-
боrо из элементарных маrнитов определяется выражением l.. ==
==dcos , rде d ---- диаметр цилиндра. Отношение площади S.. попе-
речноrо сечения элементарноrо маrнита к площади Sп ero полюсной
повеРХJIОСТИ определяется выражением
Sм/Sп == cos . (3 5)
J) Расчет маен.итных систем с пренебрежимо малым рассеян.ием
( Ктаким системам относятся устройства, в которых маrнит ци-
линдрической формы окружен близко расположенным ярмом из
маrнитно-мяrкоrо материала, например маrнитные системы измери-
тельных приборов с неподвижным' внутрирамочным 'маrнитом
(рис. 3-3, а) и маrнитные системы электрических машин с цилинд-
рическим маrнитом ротора (рис. 3 3, б). Маrниты электрических
машин MorYT быть мноrополюсными. Если маrнит выполнен из
нзотропноrо материала, то число полюсов не оrраничено. Если же
маrнит выполнен из анизотропноrо материала, то он также может
быть мноrополюсным, но практически выполнимыми оказываются
лишь четырехполюсные маrниты, так как эффективность необходи-
мой здесь термомаrнитной обработки резко убывает с увеличением
числа полюсов.
а) в ..А!! YЖJJ()люсно е _е (рис. 3-3, а) при небольшом размере
зазора lз линии маrнитноrо поля в зазоре можно считать прямыми,
имеющими радиальное направление. Предполаrая маrнит намаrни-
ченным равномерно, можно выделить элементарные трубки маrнит-
Horo поля, как показано на рисунке, и рассматривать намаrниченный
Если пренебречь рассеянием с торцов маrнита, то проводимость
А воздушных путей маrнитноrо потока окажется равной проводимо-
сти маrнитной трубки в верхнем и нижнем зазорах: А== fJ.oSп/21 э .
Отсюда для крутизны наклона линии приведенной внешней проводи-
мости получают на основании (3-2) выражение
lM d
Л SM ==""0 21 з · (3 6)
Отсутствие в этой формуле параметров элементарноrо маrнита
свидетельствует о том, что проницаемость формы у всех элементар-
ных маrнитов одинакова и сделанное предположение о равномерном
намаrничении цилиндра соответствует действительности. Поэтому
формула (3-6) приrодна для расчета маrнита в целом. Энерrия в
рабочем зазоре достиrает максимума, коrда JDlНИЯ внешней про ВО-
димости пересекает кривую размаrничивания в точке с координа-
тами 8d и Н d, т. е. коrда tg a==Bd/H d. Из формулы (3-6) следует,
что
...!!..... == .!!.L
21 з ""0 н d
(3- 7)
Закон распределения индукции в воздухе вдоль полюсной дуrи
8 SM
вытекает из (3-5). Так как 8 м == Sп ' то
В == 8 м cos j (3 8)
rде В М ...... индукция В маrните.
1 2
Расчет маенитных систем
[Тл.3
f) В мноr9ПОЛЮСНОЙ системе ( рис. 3-3, б) линии маrнитноrо поля
в цилиндре можно в пе р вом приближении считать дуrами окружно-
стей, центр которых О' лежит на пересечении касательных, прове-
денны){ через точки N и S середин соседних полюсов. При этом
доцущении условие .равномерности намаrничивания не сохраняется,
так как закономерности изменений длины элементарных маrнитов
и отношения площади их полюсов к площади поперечноrо сечения
эдесь не совпадают. Однако кривая распределения индукции вдоль
полюсной дуrи (построенная с учетом Toro, что lM==var) сравни-
тельно мало отличается от синусоиды. Максимальной индукцией
обладает здесь элементарный маrнит, имеющий наибольшую длину
lmax. Из rеометрических соотношений (рис. 3 3, в) вытекает, что
при 2р полюсной системе длину lmax нужно подсчитывать по фор
муле
l''1'ax == п-d ( J.... ---- ..J... ) tg .I... .
· 2 2р 2р
(3-9)
Площадь поперечноrо сечения SM этоrо элементарноrо маrнита
равна площади Sп ero полюса. Поэтому (3-6) принимает вид:
(пах
tg а == 1-10 2i; , (3-1 О)
rде l3 длина воздушноrо зазора.
Для любоrо друrоrо элементарноrо маrнита радиуса , отноше-
ние площади поперечноrо сечения к площади полюса Sм/Sп==соs
и (3-2) принимает вид:
'У
tg а == ""0
2l з cos а
(3-11)
rде а уrол наклона полюсной поверхности элементарноrо маrни-
та; V центральный уrол ero дуrи.
t) Оптимальная форма
маенитов из редкоземельных
ферритов
.материалов. и
При оптимальной форме маrнита рабочая точка на характери
стике размаrн чивания совпадает с точкой максимума удельной
энерrии, и поэтому
Bd
tg а == Н d .
Для закритических материалов Bd==Br/2 и Hd==HCB/2, поэтому
В, f.10
tga == == (3-12)
Н сВ 6'
rде 6== Jlolf СВ/ВТ маrнитная твердость материала [6< 1, а у Mar-
ннтно-твердых материалов (ферритов и РЗМ) 6 1].
3-2]
Расчет JtQzнитов с арматурой методом отношений
193
Крутизна наклОНа характеристики приведенной прооодимостн
1м
tg а Л О ........ S . (3-13)
1\1
Таким образом,
В, 'м
Л ........
Н сВ о SM
Если маrнит не имеет полюсных наконечников и находится в
непосредственной близости к рабочему зазору, то рассеянием с бо-
ковой поверхности можно пренебречь и считать, что
SM
Ао == Араб == f.10 L; ·
Тоrда
В, SM 'м 'м
н------ == 1-10 == 1-10
сВ lз SM l;j
Для эакритических материалов (см. 1-4)
В, == Н сВ
""0 е
1м 1
и Tor дa ==
/з 6.
Если e 1, то lм==lэ:
lM 1
L;==6 1.
(3 14)
Следовательно, оптимальная длина маrнита из закритическоrо
материала соизмерима с длиной воздушноrо зазора маrнитной си.
стемы.
В OBpeMeHHЫX измерительных механизмах лоrометрическоrо и
rальва.вометрическоrо типа широкое применение нашла униполярная
маrRИтвая система стержневоrо типа (рис. 3-4, а), обеспечивающая
большой уrол раствора шкалы. Существующая конструкция с Mar-
нитом из литых сплавов типа альнико характеризуется прнменением
маrВИТ8. длина KOToporo прибпизнтельно равна диаметру. Замена
докрu.тическоrо сплава альнико закритическим материалом SmCoj,
существенно уменьшит длину и массу как caMoro маrнита, так и
всей маrнитной системы. Приняв ориентировочно маrнитную твер-
дость редкоземельноrо материала 8==0,95, получим lM== 1,05 l1'
Это ПОЗволяет придать маrНИТУ вид толстой пленки, покрывающеА
обе ПОЛlOCные поверхности маrнитопровода (рис. 3 4, б). Внутрира-
мочные неподвижные маrниты, вероятно, примут вид сэндвича
(рис. 3-4, в), СОСТОящеrо из полЮсных наконечников 1 и 2 с ци-
линдрической полюсной поверхностью и маrнита 3, имеющеrо вид
относительно тонкой прослойки. Характерными особенностями такой
13 64
194
Расчет J,f,a2HUTflblX систе.м.
[ r А. 3
f 1-8]
Расчет .м.а2нитов Alетодо.м В. К. Аркадьева
195
2 f
f
3
только э.ллипсоид, намаrниченный ВДОЛЬ одной из осей. ПОСТОЯНСТВО
вектора намаrниченности сохраняется здесь при любом материале,
в том числе и маrнитно-анизотропном (если ось анизотропии сов-
пцает с полярной осью ЭJlJIиnсоида).
Если ферромаrнитный эллипсоид находится в равномерном
внешнем поле с индукцией Во, то он намаrничивается и индукция
В в теле эллипсоида определяется формулой
B Bo+Bt,
v
системы, будут равномерное распределение индукции вдоль полюс-
ной дуrи и большой уrол раствора шкалы, близкий к 1800. Если
ДJlНиа маrнита 1м значительно меньше радиуса R полюсноrо нако.
нечника, то для площадей ПOJПOсной поверхности S п и попереqноrо
сечения маrнита SM можно использовать приближенные формулы:
Sn==::rRh и SM==2Rh, rде h ---- размер, перпендикулярный к плоскости
2
\
N
(З-16) .
В:- r--о(Н
rде В i == flo M ..... внутренняя индукция, обусловленная намаrничива-
ннем эллипсоида.
В отсутствие внешиеrо поля Во== О мarПRтные свойства постоян- ( o -:. t
Horo маrнита определяются только внутренней индукцией B i . ИН-
дукция B i зависит как от намаrниченности М, так и от формы
(соотношения размеров) эллипсоида:
Bt == пf.10 M ,
rде n коэффициент пропорционалъности, зависящий только от
формы эллипсоида (n< 1).
Вместе с тем на основании формулы B==JIo(M+H) имееМj
Bl == 110 (М + н i) i
rде Hi ---- напряженность внутреннеrо поля, вызванноrо намаrничен- P , <,
иостью М.
Из формул (3-17) и (3-18) следует, что
H i ..... (1 ..... п) М ..... NM,
fAe N === 1 ---- n ---- коэффициент разкаrничивания эллипсоида завися-
щий только от ero формы. '
Знак минус свидетельствует здесь о том, что внутренняя напря-
женность поля Н i ЯВJlВется эдесь размаrничивающей. Поэтому для
размаrвнчивающero DОJlЯ Н р справедливо выражение
Нр .... Hl NM М/т,
rAe т== 1/Н..... проиицаекость форкн.
Намarничевиость М при помещении MarввT8 во ввешвее равно-
мерное намаrИИчивaJOщее DOJIe напряжеввостыо Н. опредe.uетСJl
напряженностью результирующею вамаrвИЧИВ8JOЩerо ПOJJJl внут р и
зллипсоида:
(3-17)
а)
5)
Рис. 3-4. Оптимальная форма маrнитов из докритическоrо и за-
критическоrо материалов.
а и б стержневые MarHHTHble системы из докритическоrо и закритнческоro
материалов; 8 и 2 непо.l.ВИЖИЫЙ и ПОДВИЖНblЙ внутрвраlloчJlыe маrи.вты из
закритическоrо материала.
(3-18)
чертежа. Е ли пренебречь рассеянием маrнитноrо потока, то
SП .
А l10 . Отсюда по (3 3) получают
[3
SП 1м l10 .
11. == ----- Тоrда
rO SM 18 е.
4
lM л:8 18 1,5/8. (3-15)
Следовательно, в этом случае ОПТИМaJlЬвая ДJJИна маrнита из
закритическоro катериUЗ соизмерима с ДJlИной рабочеrо зазора.
Внутрирамочные ,подвижные маrНП1Ы (рис. 3-4, е), а таlCже
стрeJIКИ 1Ю1dI3СОВ целесообразно будет делать в форме и.иливдров.
намаmвчeвRыx по диаметру. При такоА форме момент инерции
имеет наименьшее возможное значение, а маrнитный момент прак-
тически такой же. как и при аксиальном намаrничиваиии.
(з 19)
J В настоящее время термин «размаrНИЧ1lвающий фа зам в н терми-
ном «коэффициент размаrnИЧ1Iвания». НО название lIеТОАа сохраиlUlОСЪ.
Н" Но..... Н р .
rрафическим выражением уравнения (3- 19) является
М == f (Н р) 1 крутизна иаlUIона которой к оси Н составляет
М 1
tg а. Н р N == т.
Так как провицаемость т зависит тOJIЬКО от формы (соотношения
размеро ) ЭJIЛIIПCQнда, то эта прямая является маrнитной характе-
ристикои проницаемости формы. Если по оси ординат отложены зна-
13*
(3 20)
3-3. РАСЧЕТ млrнитов БЕЗ АРМЛТУР
МЕТОДОМ В. К. АРКАДЬЕВА
(-ТО"oII раsмаrНИIlНaaJOlJI.еro фа"тора 1)
даниый меТОА примевик к маrнитзк, у которых вектор нэмаr-
ниченности одинаков по модулю и направлению во всем объеме
маrнита. из теJl конечных размеров этому требованию отвечает
прямая
196
Расчет маенитных систем
[Тл. 3
' $3]
i1I
Расчет маениТО8 методом В. К. Аркадье8а
197
для сплошноrо цилиндра [3-1 О]
(1 ,06Ар ---- 1
1,061.. In [1,061.. + V (1 ,061..)2 1 ] ..::. 1 +
V (1 , 06А) 2 --- 1
чения oМ, то крутизна наклона характеристики проницаемости фор
мы составит:
floM
tg а == Н == flom.
р
Проницаемость формы эллипсоида вращения (с полуосями а, Ь
и с) находят из выражений:
для вытянутоrо эллипсоида (а>Ь, с==Ь)
т ц ==
(3 21 )
+ О, 9 ле ---О. 2Л ;
для полоrо цилиндра [3-4]
,
(3-27) ,У'-1 -: J
d 2
н
m ц . п == т ц d 2 2 (3-28)
нар ---- d BH
rде d Bap И d вп ---- наружный и внутренний диаметры цилиндра;
для призмы с отношением сторон, равным n [3-10]:
1
'и ib тпр==тц+n.О,144ле----О,025Л. t"- ""-. (3-29)
К стержневым маrнитам принято относить и liopOTKHe uилинд ,
амаr иченные по иам . Проницаемость формы TaKoro цили -
ра подсчП ывают по ормуле [3-9]
. т 2+ d M , / Yf.) (3 30)
1м ": 'f
rде d M и 1м ---- диаметр н длина маrнита. I '-
,1, -. l- Для шара и куба т ==3.
71 tI Исследование свойств маrни-
111 т тов В форме эллипсоидов важно
потому, что из всех тел конечных
размеров только для эллипсоидов
" расчетные формулы _ математиче
ски обоснованы, нез'ависимы от
маrнитной твердости материала
" маrнита и не требуют введения
ct
.cf)L
УЗ
та == 1 + \'
(1 ---- '\' 2) ( О, 5 1 n ..........:J. ---- у )
1----'\'
(3 22)
rде '\' == V 1 (Ь/ а)2;
для шара (а==Ь==с)
m 3;
для сплющенноrо эл ипсоида (а<Ь, с==Ь)
3
та ==
(1 + 2) ( ---- arctg )
(3 23)
(3 24)
rде == V(b/a)2 1.
Проницаемость формы mь и те находят из выражения
2т а
ть == те == ,
та ---- 1
(3 25)
. првrодноrо как для вытянутоrо, так и для сплющенноrо эллипсоидов.
Расчет проницаемости формы т для маrнитов, форма которых
отлична от эллипсоида, ведется по эмпирическим формулам или
rрафикам.
Проницаемость формы цилиндров и призм находят по экспери-
ментальным кривым Томпсона и Мосса с поправкой Аркадьева [1-1].
Кривые, снятые баллистическим методом, определяют маrнитное со-
стояние в нейтральной зоне образца. Они выражают зависимость
проницаемости формы т стержневоrо маrнита от ero относительной
длины л, определяемой по формуле
ttI
.
А == lm/-VS;,
(3 26)
tD
rде 1м ---- длина маrнита; SM площа,!ь поперечноrо сечения маrнита.
На рис. 3-5 приведены семейство кривых для призм прямоуrоль-
Horo сечения с соотношеlJием сторон 0'1: 1 О : 1 до 1: 1, кривая для
ЦИ.,1индра и кривая для эллипсоида вращения.
Рабочий диапазон относительной длины л современных стержне-
вых маrнитов лежит в пределах от л== 1 до л=: lQ.. В этих пределах
/( кривые, представленные на рис. 3-5, хорошо аппроксимируются фор-
1;
:1 мулами:
t(J
A,-l
ZJ* 5616910
Рис. 3-5. Проницаемость фор-
мы стержневых маrнитов.
роМ
PoM r
ро Н Т1
-Н
н
Рис. 3-6. Построение кривой раз-
маrничивания эллипсоида.
198
Расчет .мa2HиTНbtX систем
[Тл. 3
,. 8-3]
Расчет .маснитов .методом В. К. Аркадьева
199
ФQРЫЫ ПО ИНДУКЦИИ оЬ. Крутизна наклона линии оЬ к оси абсцисс
опреДeJlяется выражением
Ье ае --- ke
tg == ------ == == tg а. --- tg У == J10 (т 1). (3-31)
ое ое
, '. Из рис. 3-7 следует, что ось ординат кривые В==12(Н) и J.l.oМ==
C/!'fl (Н) пересекают в одной н той же точке (JloМr==B,), а ось абс..
цисс кривая В==12(Н) пересекает ближе к началу координат, чем
кривая Jl o M==f1(H). Следовательно, коэрцитивная сила по индукции
Н еВ всеrда меньше коэрцитивной силы по намаrниченности НеМ. Так
как <a, то остаточная индукция намаrниченноrо эллипсоида В rЭ
меньше ero остаточной внутренней индукции JlоМrэ.
Построение кривоа разJAаеничивания эллипсоида по индукции. ?
Способ построения кривой размаrничивания эллипсоида В э == 1з (Н) /
зависит от Toro, какая из кривых J.l.oМ ==11 (Н) или В==12(Н) является
известной. Если известна кривая J.l.oМ == '1 (Н), то для, построения кри-
вой В э ==fз(Н) можно воспользоваться формулой B==J.l.o(M H), имею-
щей ДЛя материала постоянноrо маrнита вид:
различных допущений, необходимых при расчете маrнитов друrих
форм. По этой причине значения параметров эллипсоидальных Mar-
нитов можно использовать в качестве критериев для оценки правиль
ности расчета маrнитов друrих форм.
Построение кривых раЗJAаеничивания эллипсоида по внутренней
индукции. Известными считаются кривая размаrничивания JloM ==
==fl (Н) материала, из KOToporo изrотовлен эллипсоид, и проницае-
мостъ m ero формы. Для построения любой точки искомой характе-
ристики размаrничивания эллипсоида р.оМэ==f(Н) нужно из начала
координат О (рис. 3-6) провести маrнитную характеристику прони-
цаемости формы, т. е. прямую оа, крутизна наклона которой к оси
абсцисс tg а== J.l.om. Воздействие внешнеrо размаrничивающеrо поля
Н 1 равносильно смещению начала координат влево по оси абсцисс, ...
поэтому из точки 01 проводят прямую О.Ь, параллельную прямой оа
до пересечения ее в точке Ь с характеристикой JloM ==1. (Н). Проведя
нз точек О. и Ь прямые, параллельные осям координат, получают
точку d их пересечения, лежащую на искомой кривой Jl о М э ==f2(Н) ==
==11(Н+Н Р ), так как ее абсцисса Н отвечает уравнению (3 20), имею-
щему для BToporo квадранта вид Н == Н. +Н р ., а ордината JlоМ э . яв-
ляется функцией напряженности внешнеrо поля HI'
Кривые JJ.oМ==fl (Н) И J1оМз==f2(Н) пересекают ось абсцисс в од-
ной и той же точке. Поэтому у эллипсоида коэрцитивная сила по
намаrниченности НеМ такая же, как у материала, из KOTOpOrO он
сделан. Ось ординат кривая J.l.оМэ==f2(Н) пересекает ниже, чем кри-
вая JloH == 11 (Н). Поэтому остаточная внутренняя индукция эллипсо-
ида J.l.оМrэ меньше остаточной внутренней индукции ero материала
JA.oМ,. Из рис. 3-6 следует, что для нахождения f.10 М rэ нет необходи-
мостй строить кривую JlоМэ == 12 (Н). Достаточнq провести характери-
стику проницаеыости формы оа до пересечения ее в точке а с кривой
размаrничиванвя материала ЭЛJПl1lсоида Jl.OМ ==fl (Н). Тоrда ордината
точки а определит искомое значение _J.l.оМтэ. Чем короче ЭJlЛИПСОИД,
тем меньше провицаемость ero формы и тем сильнее смещение пет ли
rистерезиса по намаrниченности. Поэтому для доведения до маrнит-
Boro насыщения коротких эллипсоидов (шара, сфероида) требуются
поля, напряжеН!lОСТЬ которых значительно превосходит напряжен-
ность Нз насыщения их материала. ...
Соотношение между кривыми раЗМQ2ничива1ШЯ J.1oh1==f.(H) и
В==12(Н). При расчете постоянных маrнитов в случаях, коrда задана
кривая J.l.oМ==fl(H), часто приходится делать переход от кривой раз-
ыаrннчивания J10М == f 1 (Н) К кривой размаrничивания по
индукции В==12 (Н). Этот переход производят' на основании
(3-18) .
Если известна кривая размаrничивання J.l.oМ =='1 (Н), то для по-
строения (рис. 3-7) искомой крив<;>й B==f2(H) проводят характери-
стику маrнитноrо поля в вакууме В в== oH (прямая ос, крутизна на-
клона которой tgy==BB/H==J.l.o) и из ординат кривой J1 o M==f.(H) вы-
читают ординаты прямой ос. Например, для нахождения ординаты
точки Ь искомой кривой B==f2(H) из ординаты точки а (отрезок еа)
вычитают отрезок ab::ek. Если при этом точка а лежала на пер е-
чении кривой размаrничивания J.l.oM r::::: f. (Н) характеристикой прони-
цаемости формы оа, то соответствующая 'ей точка Ь лежит на пере-
сечении кривой размаrничивания В==12(Н) с линией проницаемости
в == J10М ..... J10 (Н + н р).
(3 32)
Для построения нужно (рис. 3-8) провести характеристику Mar-
витиой индукции в вакууме (прямая оА) и, задавшись значением Н
(отрезок оа), провести из точки а характеристику Iiроницаемости
формы по намаrничеиности до пересечения ее с кривой fJ.oМ==II(H)
в точке Ь. Далее, опустив из точки Ь перпендикуляр на ось абсцисс,
нужно отложить на нем отрезок Ьс, равный отрезку еА. ТоrД8 точка
с будет прииадлежать кривой B za f2(H), показанной пунктиром, так
как B==J,toМ f.1o(H+Hp). Если из точек а и с провести прямые ad
и cd, параллельные осям коорди-
нат, то точка d их пересечения бу-
дет принадлежать искомой харак-
теристике Вэ==fа(Н}.
-1(
Рис. 3 7. Переход от кривой
размаrничивания вещества
J.I. к кривой размаrничивания
по В.
poM::f,fH}
роМ 8
81'
"Н
Рис. 3-8. Построение кривой раз-
маrничивания эллипсоида по В,
еели известна кривая размаrничи-
вания по J.Lot\1.
200
Расчет маенитных систеJИ
Расчет J.taeHUToa .методом В. К. Аркадьева
201
[Тл. 3
g 3 З]
н
"
Рис. 3-9. Построение кривой
размаrвичивания эллипсоида по
В, если известна кривая раз-
маrничивания вещества по В.
мы md, при которой линия пронииаемости формы пересекает кривую
B==12(H) в точке с координатами Bd и Hd, находят из (3-31):
Bd
тd == ----------- + 1.
J1 0 H d
Зная параметры материала Bd и Н d И вычислив значение md, на-
ходят искомое соотношение по-
луосей (ajb)max по rрафику
(еис. 3-10) или по формулам
(3-22) (3 25).
Сравнение параметров ци-
AUндрическоео u эллипсоида ль-
н.оео маенитов. Выше отмеча-
лось, что параметры эллипсои-
дальноrо маrнита можно исполь-
зовать в качестве критерия для
оценки маrнитов друrих форм.
В качестве примера приведем
сравнение эллипсоидальноrо и
цилиндрическоrо маrнитов оди-
HaKoBoro объема V==VЦ==V а
и с одинаковым значением про-
ницаемости формы m==mц==m э .
Критерием будет служить от-
ношение маrнитных потоков
цилиндра и эллипсоида. Пусть
отношение полуосей эллипсои-
да составляет ajb == 10. В этом
случае расчет по (3-22) дает
значение mэ==49,25. По кривой
(см. рис. 3-5) находим, что
значение mэ==49,25 соответству-
l
ет Лц == ==9,2, rде , и [......
, Уп
радиус и длина цилиндра. Из усло-
4
вия равенства объемов имеем ,21 == 3 аЬ 2 . Совместное решение этих
Ф ц ,2
уравнений дает ,/Ь==0,935. Но при одинаковой индукции ........ ф == 2==
э ь
== 0,874. Следовательно, маrНИТНЫЙ поток у цилиндра оказался на )
12,6% меньше, чем у эллипсоида TaKoro же объема. Если бы в каче- )
стве критерия было взято отношение маrнитных моментов, то рас-
хождение стало бы еще более заметным, так как у эллипсоида на-
маrниченность М одинакова во всех точках, а у цилиндров, выпол-
ненных из традиционных материалов, например из ЮН14ДК24, она
заметно убывает от середины к концам маrнита.
8r
w == V ВМ НН
2
Если из точки а, кроме линии проницаемости формы по HaMar-
ниченности аЬ, провести линию проницаемости формы по индукции
ag, то она пересечет отрезок Ьс в точке g, ордината которой eg==
== J.1oM J1oHp. Следовательно, длина отрезка gc равна J1 0 H и сторона
СОl параллелоrрамма olcga параллельна линии проницаемости фор-
мы по индукции ag. Это обстоятельство позволяет строить кривую
Вэ==fз(Н) по кривоЙ размаrничивания материала ЭЛ.пипсоида В==
==12(Н)' ДЛЯ построения (рис. 3-9) искомой кривой задаются значе-
нием Н (отрезок Оа) и из точки а
В проводят прямую, перпендикуляр-
ную к оси абсцисс. Из точки 01
пересечения этой прямой с прямой
ОА, характеризующей маrнитную
индукцию в вакууме. проводят ли-
нию проницаемости формы по ин-
дукции 01 до ее пересечения в
точке с с кривой В==12(Н). Если
из точек а и с провести прямые
ad и cd, параллельные осям KOOp
динат, то точка d их пересечения
будет принадлежать искомой ха-
рактеристике Ва == Iз (Н). Постро-
ение двух друrих точек искомой
кривой показано пунктирными ли-
ниями. Из рис. 3-9 следует, что
коэрцитивная сила ферромаrнитно-
ro эллипсоида Н СЭ всеrда меньше 1
коэрцитивной силы Н еВ материа-
ла, из KOToporo он выполнен. Это
различие тем заметнее, чем мень-
ше уrол наклона прямой прони-
цаемости формы по индукции,
т. е. чем меньше величина m про-
ницаемости формы эллипсоида.
Поэтому короткие эллипсоиды
(шар, сфероид) размаrничиваются и даже перемаrничиваются
в полях, напряженность которых Н заметно меньше величины ко-
эрцитивной силы их материала Н сВ.
Ферма эллипсоида, обеспечивающая максимум энереии внешнеео
ПОЛЯ Маенита. Энерrия W внешнеrо поля эллипсоидальноrо маrнита
выражается формулой
(3 33)
rде V объем эллипсоида, а ВМ и НН индукция В нейтрали и при-
веденная к полюсу напряженность наружной части поля Mar-
вита.
Максимум энерrии наступает при условии BMHH==BdHd, rде Bd
и Hd ---- координаты точки максимума энерrетическоrо произведения
на кривой размаrничивания материала маrнита. Проницаемость фор-
(3-34)
J,Od JO та
2,8 28
2,6 26
2,4 24
2.2 22
2.0 20.
1,8 18
1.6 16
1. 4 14
1,2 12
1.0 10
8
6
*
2
Q 1 2 J 4 S 6 7 8 (a/.b mf1z )
о 0.1 0.2 o, o. o.s u:о 0.70.8 r;/lJ;(/ z)
Рис. 3-10. К опре лению фор-
мы эллипсоида, обеспечиваю-
щей максимум энерrИIl ero
внешнеrо поля.
1 значения пi d в диапазоне
(а/Ь) тах ..O 1: 2 значения md в
диапазоне (а/Ь)тах 177.
202
Расчет .ш1Z1Штных систем
[Тл.3
3-4. РАСЧЕТ МАrнитов БЕЗ АРМАТУРЫ
МЕТОДОМ 3КВИВАЛЕнтноrо СОЛЕНОИДА
Метод эквивалентноrо соленоида основан на возможности рас-
сматривать постоянный м аrпит как односло йный соленоид, имеющий
очень тонкую о б мотку, по которо й протекаеТ Irз-м-аrничивающий ТОК
i. Линейная плотность тока (М. д. с., приходящаяся на единицу дли-
ны соленоида) должна быть такой, чтобы поле эквивалентноrо соле-
ноида точно соответствовало полю данноrо маrнита. C}! OBH eM экви-
вал нтности яв.пнется p BeHCTBQ Qlи.пIыx моментов соленоида и
ыаrнита.
1'0 М В
8r
н
flсв
Рис. 3-11. Характеристика
разма.rничивания соленоида
110 JLOМ в В.
..
о
ф
О.9
Q8
0,7
0.6
0,5
D.1t
о,з
D,2
.0.1
О 0,1 0,2 о) O,'f 0.5 0.6 7 0,8 О) i/d
Рис. 3 12. К вычислению
м аrнитноrо потока соле-
ноида. .
Маrнитвый момент Ре СOJlеноида равен сумме маrвитных момен-
тов всех ero витков:
Р с == wiS == w';lS == w';V с, ( З5)
rде [---- длина соленоида; wo==w/l ---- число витков на единицу длины
соленоида S ---- площадь, охватываемая ВИТКQМ; V c ---- объем соле-
ноида.
Маrнитный момент Р м маrнита, измеряемый в тех же единицах
(А. м 2 ), выражается формулой
р м == ММ V м, (3-36)
rде У М ---- объем маrнита; Мм ---- ero намаrниченность.
Так как V с == V м, то условие эквивалентности Ре == Р.. при водит
К выражению
iw
iЩ) == 1 == Мм. ( 37)
СледоватеJlЬНО, Jlинейную плотность тока iw/l можно рассматри-
вать как намаrннчепность соленоида'
iw
М е == ------ .
1
1- 1,.\ } ... 1. . I
J ,./ / " . /"
(3-38)
" "
,),
f 3 4]
Расчет методом эквивалеНТНО20 соленоида
203
Поскольку iw/l=:const, то и намаrниченность Мс также должна
быть одинаковой во всех точках маrВита. Это условие соблюдается
точно только в маrнитах эллипсоидальной формы, а у wаrнитов дру-
rих форм соблюдается тем точ ее, чем выше м аrнитная твердость е
материала. Поэтому на практике метод эквивалентноrо соленоида
следует использовать ТQЛЬКО цри расчете маrнитов, выполняемых из
материалов с маrнитной твердостью 8>0,8, т. е. ферритов и РЗМ.
Мa2IШт1Ше хщюктеристик.и U пapaJUТpы ЭК8U8 НТN02() COAeHO
ида. Намаrниченность соленоида Mc==const. Поэтому (рис. 3-11) ха.
рактеристика JJ.oМc ==11 (Н) У соленоида параллельна оси абсцисс,
а кривая размаrничивания по индукции Ве ==12(Н) представляет со-
бой прямую, отсекающую на осях отрезки Н сВ и Вт, причем JJ.OH cB ==
- Вт. Индуктивность L соленоида конечных размеров определяют со-
rласно [3-3] по формуле
w 2 rr
L == K L 110 1 S == K L 11012 V е; (3 39)
rде KL коэффициент, опредеJ!яемый из табл. 3-1 или rрафика
(рис.3 12).
Т а б л и ц а 3 1
Коэффициент KL и nрОlШцаеМОGТЬ формы соленоида т
в функции отношения l/d
,/
l/d 0,05 0.1 0.2 1 0,5 I 1,0 j 1'512,0 3.0 14.0 15.0 110
KL I 0,1 0,2 0,31 0,5 I 0.66 I О. 7iI/ 0.80 I 0.84 r 0.8810.91 0,96
т I 1.11 11.25 1,45 I 2,0 3.0 з,715.0 6,0 18,з111 I 25
ф' \ 0.7371 O. 1 0,9071 0'794\ 0.6610'5+'5+'41+,3+.311 0,21
Отсюда для М8t"ПиТRОro потока ПОJlY'lается выражение
Li iw
Фе== ==K L I1. ...........S==KLfJ.oMcS.
w 1
(3 40)
Индукция в разных точках цилиндрическоrо соленоида неодина-
кова: на концах она меньше, чем в середине, а в центре сечения
меньше, чем на периферии. Поэтому под расчетным значением индук-
ции соленоида нужно понимать
Ф е
Ве == == K L 11 М . (3-41)
S о с
Проницаемость формы т соленоида можно найти из выражения
JJ.o(m----l) ==Бе/Н р , rде Н р ---- напряженность размаrничивающеrо поля
204
3 4]
Расчет методо,и ЭК8и8ален.тно о соленоида
205
Расчет маснитных систеА!
[rл. 3
Из (3-47) следует, что максимум потока совпадает с максиму-
М'"ЬМ Ф'. Значения Ф' приведены в табл. 3-1, а кривая Ф' == f (l/d) ----
на рис. 3-12. Из рис. 3-12 следует, что максимум потока Ф с насту-
пает при l/d==0,14. Следовательно, соле -
ноид, обладающий' максимальным Mar-
Нlпным потоком, не обладает одновре-
менно и максимальной энерrией внешне.-
ro м аrн ит ноr о поля.
rасчет поля пп nrll ЧU IItJн.дпuческо о d
"'5. маснита . Индукция В ж в точке х на оси
эквиваJI ентноrо соленоида (рис. 3-13):
При переходе к маrниту на основа-
нии (3-37) принимаем iwo == М м: отсюда
(3-48) принимает вид: ./
, i W /10ММ
. (" U:> . е ВХ == (cos СХ 1 ---- cos СХ2) ==
floMM [ [ --- 2х 1 + 2х ]
== v d 2 + (l ---- 2х)2 + V d 2 + (l + 2х)2 .
Расчет поля на оси трубчатоео маенита. Поле трубчатоrо маrни-
та можно на основании принци п а сynерпозиции рассматривать как
результирующее поле двух коаксиальных соленоидов, имеющих оди-
наковую длину l (при разных диаметрах d l и d 2 ) и встречное направ-
ление токов в обмотках. Отсюда индукцию В ж в точке х на оси
соленоидов можно вычислить как раЗfJОСТЬ индукций В Ж1 и В ж2 , созда-
ваемых в точке х наружным и внутренним соленоидами. На OCHORa-
нии (3-49) получают выражение
соленоида, определяется, как и в случае маrнита, из формулы Н р ==
== Мс/т. Отсюда, учитывая (3-41), получают уравнение т 1 == К Lm.
Следовательно,
1
т == l----K L .
(3 42)
Для крутизны св (рис. 3-11) наклона линии проницаемости фор-
мы оа получается выражение
Ве K L
св == tg == == 110 (т --- 1) == /10
Нр l----K L
(3 43)
J10 iw o
ВХ == (cos аl --- сos ).
2
(3-48)
j. Соленоид с максимальной энереuей. Энерrию W внешнеrо ПО.'Iя
соленоида можно определить так же, как и. у маrнита, по формуле
ВН
W == V ""2 . (3-44)
..'
Максимум W наступает при условии ВН == BdH d (точка
рис. 3-11). Так как у соленоида Bd == Вт/2, Hd. == Н св/2 и, кроме
(floflcB==B r , то формуле (3-44) можно придать вид
в 2
r
W тax == V 8 .
1-10
ь на
Toro,
(3-45)
Индукция в центре маrнита (х==О)
z.
Для получения максимума энерrии необходимо подобрать такое
значение l/d, при котором Ве ==Вт/2; но соrласно (3-.41) Ве ==KLBr.
Отсюда KL==0,5. ИЗ табл. 3-1 следует, что при этом l/d ==0,5. Следо-
вательно, цилиндрический соленоид заданноrо объема будет обла-
дать наибольшей энерrией внешнеrо поля, коrда ero длина составит
половину диаметра.
Соленоид с максимальным маенитны.м пот к . Задача сводится
к нахождению значения == , при котором у соленоида задаННоrо
объема V c н заданной Мс маrнитный поток максимален. Поэтому в
(3-40) нужно величину S выразить через V. Площадь S ==1td 2 /4 объ-
3 '
ем V==l1td 2 j4. Отсюда d== V 4S/1t == V 4V /лл. Решая это уравнение
относительно S, получают:
3 / л V 2
S == V 4 (3-46)
, ".
1
Вц == 1-1 оМ м
VZ 2 + d 2
а индукция в центре торца маrнита (x==l/2)
ВТ == floMM l/ V 4[2 + d 2 .
Тоrда
l
х
Рис. 3-13. К расчету ин-
дукции на ось эквива-
лентноrо соленоида.
/
(3-49) V
(3 50)
(3 5l)
3 / 1t V2 cK L
Ф == K L JA. М V == сФ' ,
с О с 4 1...2 3 .......
jI 1...2
(3 - 47)
В floM м [ 1 .... 2х + Z + 2х
х 2 V d; + <'1 2х)2 У d; + (l + 2х)2
3 r лV2
rAe с == floMc V 4; ф' == K L л ---2/3.
[ 2x
У. d + (l 2х)2
1 + 2х ] ,
v d + (l + 2х)2
(3-52)
,
i/
2об
PaClteт маенитных систем
(Тл.3
а для ИНДУКЦИИ 8 цеитре (х==О) ---- выражение
Вц J1oAf.. [1/ 11 1 + ( l У {{ 1 + ( . )' ]. (3-53)
Отрицательные члены в (3-52) свидетельствуют о тои, что у
трубчзтоrо маrнита в отличие от сплошноrо ИН,5;yкnия на оси может
иметь разный знак и, следовате.вьно, существует "очка, rде В,,==о.
И3 rрафика (рис. 3-]4), построеиноrо
для трубчатоrо маrнита, имеющеrо
d..=2d 2 ==1, следует, что нулевая точ.
ка лежит вблизи торца маrнита и что
поле в канапе трубчатоrо м аrнита
+8
1,4
1,2
0,8
0.1,
О
"0,;
--0.8
-1.0
r1,6
-z,o
у
в
а)
Рис. 3-14. Распределение ив-
дукции на оси трубчатоrо Mar-
нита.
Рис. 3-15. Распределение индукции
по радиусу (а) и ,вдоль оси (б)
дисковоrо маrнита.
более равномерное, чем в теле сплошноrо маrнита TaKoro же наруж-
Horo диаметра. Проницаеиость формы у полоrо цилиндра тпол вы-
ражается через проницаеllОСТЬ форlfы CllJЮПlНоrо цилиндра формулой
1
тПОJl == п1спл 1 ____ (d BS / daap)t ' (3-54)
rде d ви и d и8р ---- внутренний R наружный диаметры; тспл ---- прони-
паемость формы сплошноrо цилиндра, определяемая по формуле
(3-42) .
s: Расчет маенита 8 фОDм'е диска . Если маrнит (рис. 3-15) имеет
форму KopoTKoro цилиндра, то эквивалентный соленоид приближа-
ется по форме к круrлому витку, обтекаемому током i. Если d [, то
Форму ы индукции В neнтpe соленоида и эквивалентноrо еиу витка
должны совпадать:
Вц == f..LoM м 1 I d == f..Loi I d .
(3-55)
Отсюда i==M.l. Вследствие малости отношения l/d индукция на
полюсах дисковоrо маrнита такая же, как и в ero средней плоскости.
Поэтому индукция В А В точке А на расстоянии х от центра торца
34]
Расчет AleTOOOM эквuвамNТН02<J соленоида
201
диска О определяетс и у эквнвалентноrо ввтц по формуле
В 2f..LoM м 1 Е ( \
А == лd (1 ____ k 2 ) R/f
rде k==2x/d; E(k)....... полный эллиптический интеrрал BToporo рода
(табл. 3-2).
(3-56)
т 8 6 JI И Ц а 3-2
ЗНйttU!ltиJl nOJtflOZO лJtиптuческоео интеераАа вTOpO O рода
к I о I 0,1 0,21 0.3 0,41 О,Б 0,6 I 0,7 0,8 0.911.
Е(К) I n/2 1.56711.55411.534 1 ,504 1,467 1,416 1,351 1.2771101615 1,
о
о
1:
Зависимость B==f(x) при 2J1 o M x lf(n.d) == 1 представлена на
рис. 3-15, а.
Индукция Вц в центре торца диска (x {) выражается формулой
Вц == f..LoМM l/ d; (3-57)
а индукция BlI в точке у, лежащей на полярной оси маrнита на рас-
стоянии у от ero центра О'. внражаетса формулой
В f..LOMM 1 3 8 )
у d (1 + 4y2Id2)3/2 · ( -5
Кривая BJ/==f(y) преДСТЭВJleВа на рис. 3-15 б.
По данным табл. 3-1 зависимость KL==f(l/d) в пределах 0<
<l/d<O,1 имеет характер, БJlНЗКИЙ к линейному (СМ.,также рис. 3-12).
Поэтому в указанных пределах можно принять .
K L == 2l/d. (3-59)
Отсюда для дисков формувы (3-40) 11 (3-41) принимают вид:
Ф == 21f..LeМ. S/d; (3-60)
Вср == 2JfJ.oМlf/d. <3-61)
Из сооостаВJleиRЯ (3-50) и (3-42) сле ет, что проницаемость
формы т у дисков можно опреде ять ПQ ФОРМУJte ) / . /
j >? , , /' t
уп -: 2. .... т == 1 . fJ (" . (3- 62) ,
r 1 . а .
Расчет м'aeH Ta в о м,е ш бы. Если толщина ш йбы не превы-
шает , от ее внутревнесо диаметра d 2 , то расчетные формулы (3 53)
и (3-54) трубчатоrо uarHRTa можно значительно упростить и подсчи
тывать индукцию в центре шайбы по формуле
Вц == M 1 (1/d 1 ---- l/d<J;
(3-63)
208
[Тл. 3
Расчет методОА-' эквивалентноео соленоида
289
9 3 4]
Расчет м.аенитных систем
а IIроницаемость формы т находить из выражения
4 d;
т==
(d; d ) (d} ---- 2/) dI .... d
в == 1l0MMl [ V(b ---- х)2 + (а ---- у)2 + V(a у)2 + (Ь + х)2 +
А 4л (Ь х) (а у) (а у) (Ь + х)
+ V (а + у)2 + (Ь + х)2 + V (Ь х)2 + (а + у)2 ] . (3-65)
(а+у)(Ь+х) (b x)(a+y).
Индукция в центре маrнита (x==y ==z==O) выражается формулой
В ___ 1l0MM 1 Va- + Ь 2 (3-66 )
Ц --- п аЬ
Индукцию в точке С, расположенной на полярной оси на рас-
стоянии z от центра маrнита (х== у==О), определяют по формуле
Ве ;0 ММ {аЬ ( " . + Ь" " ) . (3-67)
л а 2 + Ь 2 + Z2 а Z Z
Индуктивность прямоуrольноrо витка, выполненноrо из Kpyr лоА
проволоки, радиус которой '0 мал по сравнению с размерами 2а и
2Ь сторон витка, выражается формулой
L == EQ. [ а Jn 2аЬ + ь Jn 2аЬ
л '0 (а + Va 2 + Ь 2 ) ' 0 (Ь + V а 2 + Ь 2 )
2 (a+Ь Va"+b')]' (3.68)
В этой формуле неопределенным является радиус проволоки
эквивалентноrо витка. В первом приближении можно принять
.
9
2а
о
2Ь l
Рис. 3-16. К расчету маrнита в
форме прямоуrольной пластинки.
ro==I/2. Подставляя значение L в формулу (3-40), находят (при
r о == 1/2) .
(3-64)
f1oM:d 1 [ 4аЬ +
Ф == а ln
л 1 (а + V а 2 + Ь 2 )
'4аЬ ) ]
+Ып 2.(a+b----Va2+b' ;
1 (Ь + Va 2 + Ь 2 )
Вср == Ф/4аЬ.
(3-70)
Расчет м.аенита в Фор - -1.
м.оцеОАьноа пластины . аrнит
( рис. 3-16) имеет форму пря-
моуrольной пластинки, толщи-
на которой 1 мала по сравне-
нию с ее размерами 2а и 2Ь.
В этом случае эквивалентный
соленоид превращается в пря-
моуrольный виток. Индукция
В А В произвольной точке А с
координатами х и У, лежащей
в плоскости нитка (Z== О), вы-
ражается формулой
(3-69)
Отсюда на основании (3-41) получают сначала значение KL. а
затем из (3-42) ---- выражение проницаемости формы т пластинчато.
ro маrнита
4лаЬ
т==
4лаЬ 1 [ а In 4аЬ +
1 (а + V а 2 + Ь 2 )
4лаЬ . (3-71)
+ Ь ln 4аЬ ---- 2 (а + Ь ---- V а 2 + Ь 2 ) ]
1 (Ь + V а 2 + Ь 2 )
Соленоид , эквивал"ентныu намаеничеННОAt эллипсоид в а е....НJ!:_я. s
Фор и размеры соленоида должны соответствовать орме и раз-
мерам маrнита. Дополнительным условием квивалентности является
постоянство намаrннченности М вдоль оси соленоида. Поэтому ли-
нейная плотность тока у соленоида должна быть переменной. Эллипс
(рис. 3-17, а), образующий эллипсоид вращения, определяется урав-
х2 у2 :
нением b2 == 1. В точке А с координатами х и у наклон каса-
. dy 1 х .
тельнои == tga ==...... . Условие M==tw/2a==const у
dx а V а 2 ..... х2
прямоrо соленоида требует, чтобы при i==const число витков dw, при-
ходящееся на участок dl эллиптическоrо соленоида, было таким же,
w
как и на участке прямоrо соленоида dx. Отсюда dw == -------- dl cos а.
2а
Следовательно, число витков шо, приходящееся на единицу длины
образующей эллипсоида, составляет:
dw w w w
шо == ----- == -------- cos а == == -------- х
dl 2а 2а V 1 +. tg 2 а 2а
.... f а 2 х 2
Х V а2 ____ х2 (1 ____ Ь2/ а2) ·
(3-72)
14 64
210
[Тл. 3
Расчет МШ1Ш.ТНbtX систеАС
в примевеиии к сферическому соленоиду радиуса r (рис. з 17, б)
формула (3-72) принимает вид:
w у Ш.
wo == -------- ------ == sln . (3 73)
2r r 2,
Из (3-72) и (3 73) следует, что плотность намотки, т. е. число
витков, при.ходящееся на единицу длины образующей эллипсоида,
должна быть максимальной в середине эллиптическоrо соленоида и
убывать до нуля на ero концах. Маrнитное поле сферическоrо соле-
!J
Hr
Рис. 17. Соленоиn, эквива-
лентный намаrниченному эл-
липсоиду.
а Э JI1П1 ОИД щ>ащения; 6
сфера.
о
х
ноида, отвечающеrо условию (3-73), равномерно внутри соленоида
и неравномерно снаружи. Индук.цшо ПОЛЯ внутри соленоида можно
леrко определить, зная проницаемость ero формы т. Уравнение ли-
нии проницаеиости формы (рис. 3-11) t определяемое из (3 43), име-
ет здесь вид:
В
tg ==п == (т---- 1).
(3 74)
Характеристика Вс ==/2(Н) У СOJlеноида JШНeй1Iа н отсекает на
осях координат отрезки В,. и Н св. Поэтому ее уравнение имеет вид:
В Н
-------- + == 1
В, Н сВ .
Совместное решение (3-74) и (3 75) дает:
ВТ Н еВ
В == Ilo (т ---- 1)
1-'0 Н сВ (т ---- 1) + ВТ
(3-75)
(3-76)
ВТ Н еВ
Jt o Н сВ (т 1) + В,. ·
Формулы (3-76) и (3-77) приrодны также и для расчета маrни-
ТОв из высококоэрцитивных материалов (например, ферритов и
РЗМ), y которых кривая размаrничивания линейна. У соленоидов
всеrда HCB==8r/t1o. Поэтому формулы (3-76) и (3-77) в применении
к соленоидам имеют вид:
Н==
(3- 77)
В == ВТ (т l)/m;
Н == 8 r /(Jlom).
(3 78)
(3-79)
3-5]
Взаимодействие маенuта U стороннесо поля
211
У шара m==3. Поэтому у сферическоrо соленоида
2 2
В == ------ В, == ------ Jto М (;
3 3
1 В, 1
-8 == 3' JIO == 3 М,. (3-81)
Внешнее поле сферическоrо соленоида "",, овпадает с полем дк..
поля, расположенноrо в центре сферы и имеющеrо так ои же МеН"
нитный момент, как и соленоид. Радиальную и танrенциальную со.
етавляющие вектора напряженности Н в точке С вне соленоида
." (рис. 3-17) определяют по формулам
, J ".... rf.; 2 a
11 Н r == ----- м cos q>; (3-82)
: r,..... J L ; ) ' 3
(..,........,, ' ,
'1J/ \. . t. .) 1 аЗ
j > H t == м -------- sin m
3 ТУ
(3-80)
(3-83)
rде Н r И Н t .... радиальная и танrеНЦИ8ЛЬвая состаВJlяющие; М и
о намаrниченность и радиус соленоида; r ---- расстояние между
центром соленоида и точкой С.
3-5. В3АИ ОДЕЯСТВИЕ АrНИТА
и CTOPOHHEfO ПОЛЯ
Влuянuе стороннеео поля на постоянный .маенит. Во мноrих
ответственных случаях, например при маrнитной стабилизации Mar-
нитов измерительных приборов, стабилвзаu.ии каrвитов эпектриче-
скнх машин размаrннчивающим полем реакu.ии JlКоря, расчете
впияния продольной и поперечной м. д. с. сиJlbl И1IOр на характе-
ристики ЭJJeКтрВЧe(JШX кашин, расчете тока KOpoтltOr'o замыкания
маrнитоивдукциоивых reHepaTopOB и т. д., приходится учитывать
воздействие сторониеrо ПОJIВ на каrнит. В П'lep8ТУре, посвященноl
этому вопросу, вапрвкер в [1-1, 2-2, 3 ), и рехокеНАУется ошибоч-
иая меТО,lUlка построения AВarpalllMbl. СоrЛ8СИО (3-11] СУЩНОСТЬ этой
широко распространенной ошибки заКJUOЧается в том, ЧТО АЛя на-
хождения индукции В рекомендуеТСJl построеиве, првrодное лишь
для нахождения ваиаrничеиности М. Ниже пр&ве.в.ев екорректиро-
ванный метод rpафическоrо определения В в прикенении к клас-
сическому случаю В8иаrничевноro эллипсоида.
Если ферромаrнитный ЭЛJlИПсоид наиаrнитить до насыщения, а
затем сиять намаrничивающее поле, то при Н ==0 маrнитное состоя-
ние эллипсоида определяется (рис. 3-18) ординатой В НаЧ точки а
пересечения характеристики проницаемости формы оа с кривой
размаrивчивания B-=f2(Н). Если затем включить стороннее попе----
Н СТ, то нндукция В изменится и при Н == H СТ! достиrнет значения
81, опредепяемоrо пересечением характеристики проннцаемости
формы о}а} и кривой размаrничивания. Рабочая точка, характери
зующая процес переместится при этом по кривой разкаrничивания
14*
212
Расчет AtQi!HUTHblX систем
[ r л. 3
3 5]
Взаимодействие маенита и стороннеео поля
213
из а в а). Если изменить стороннее поле от HCt==----НеТl ДО Нет==О,
то рабочая точка переместится по линии возврата а)а2 и при Н ет ==
== О перейдет в точку ао. При этом индукция возрастет от значения
В) до Во. Если затем изменить знак CTopoHHero поля Нет И начатЬ
увеличивать ero от Нет==О до Н СТ -= + Н ет2 , то индукция достиrнет
значения 82, а рабочая точка перейдет в точку а2.
При последующих изменениях CTopoHHero поля Н ет, лежащих 8
ределах от HeT) до +Н ст2 , рабочая точка будет перемещаться
только по линии маrнитноrо возврата в пределах .Участка а) а2.
.1/
1fJ).....
'''' 'Ь 2
У :/}.
.J /f.A..1' I
/J,
-Н
проницаемости формы с кривой размаrничивания B==f2(H) опре-
деляют индукцию во время воздействия стабилизирующеrо поля и
являются точками отхода линий маrнитноrо возврата. Точки С),
С2, ..., сп пересечения линий маrнитноrо возврата с линиями прони-
цаемости формы }', 2', 3', ... , проведенными из начала координат О,
определяют индукцию эллипсоидов после стабилизации (коrда
Н ст == о) и, следовательно, лежат на искомой производной кривой
В' == f (Н). Если бы стабилизация не производилась, то индукция в
эллипсоиде определялась бы ординатами точек d t , d 2 , d з ... Из диаr-
раммы (рис. 3-19) следует, что относительная потеря индукции при
стабилизации возрастает по мере уменьшения крутизны наклона
линий проницаемости формы к оси абсцисс.
Вращающий момент маенита 8 стороннем по ле. Если маrнит
расположен под уrлом ct к стороннему равномерному полю напря-
жеыностью Нет, то создается вращающий момент
М В . М V В . (3 84) V /
вр == Р м СТ 51П ct == м м СТ 51П (Х;
rде V M объем маrнита; PM==MMV M маrнитный момент маrНИта.
Формула (3 84) справедлива при условии, что влиянием поля
Вет на маrнит можно пренебречь.
Во втором квадранте петли rистерезиса связь между величи-
нами М и В выражается формулой
М == В + flo Н* (3 85)
flo
в
B
Рис. 3-18. Влияние CTopoHHero
поля на намаrниченный эллипсоид.
.ь о
Рис. 3-19. Построение производ-
ной кривой Н. Н. Разумовскоrо.
Отсюда (3-84) принимает вид:
М вр == (В + flo Н) V M Н СТ 5in а. (3 86)
Удельный вращающий момент М уд т. е. момент, приходящийся
на единицу напряженности CTopoHHero поля и единицу объема Mar
нита, при а==л/2, выражается формулой
М уд == MBP/V м Н t:T == 110 М. (З 87)
Построение проиЭ80дной кривой Раэу.мовскоео. Условия рзбо-
ТЫ большинства постоянных маrнитов требуют с табилизации и х
м аrнитноrо потока во вре ени. Стабилизация маrнита достиrается
ero частичным размаrничиванием в стороннем стабилизирующем по-
ле напряженностью Нет. Поэтому рабочая точка диаrраммы у всех
стабилизированных маrнитов лежит не на кривой размаrничивания,
а на кривой маrнитноrо возврата. Это обстоятельство отражается
На выборе наилучшеrо соотношения параметров маrнита и должно
учитываться при конструировании маrнитных систем. Н. Н. Разу-
мовский, исходя из указанных соображений, предложил поль-
зоваться для расчета маrнитов не кривыми размаrничивания В ==
f2(H), а производными кривыми B'==f(H), заранее учитывающи-
ми уменьшение рабочеrо маrнитноrо потока после стабилизации.
Для построения производной кривой (рис. 3-19) нужно провести
прямую ОА, характеризующую маrнитное поле в вакууме, затем
отложить на оси абсцисс значение напряженности стабилизирую-
щеrо поля Нет (отрезок Оа) и в точке а восстановить перпенди-
куляр аО) до ero пересечения в точке О) с прямой ОА. В дальней-
шем построение ведется аналоrично представленному на рис. 3-18.
Из центров О и 01 проводят несколько пар параллельных линий
проницаемости формы} и}', 2 и 2', 3 и 3' и т. д. для эллипсоидов
с разными значениями т. Точки Ь1, Ь 2 , ..., 'Ь n пересечения линий
От<:юда
М уд == в + flo Н . (3-88)
Если отношение длин полуосей а/Ь== (а/Ь)mож, то обеспечен
максимум удельной энерrии и B==Bd, H==Hd. В этом случае
М уд === Bd + JJo Hd.
(3 89)
При выборе материала для подвижноrо маrнита основным кри
терием является уrол застоя Ctэает, при котором момент трения в
о'порах Л1 тр == kт уравновешивается вращающим моментом
MBp==J.toM..V,.HCT 5in а.
При малых уrлах sin a a. Отсюда
kт 1 ,5
п.с
Qзаст == (В + 110 Н) V M Н СТ '
(3 90)
· Здесь Н численное значение напряженности размаrни ивающerо поля,
214
Расч.ет .маеН,итН,ых систе.м
3 5]
Взаu юдействue Ма2н.ита и сторон.неео поля
tf'
[FA.3
215
rде k коэффициент пропорциональностн; тп.с........ масса подвижной
системы; Н СУ напряженность CTopoHHero поля.
Если масса оси и друrих конструктивных деталей мала по
сравнению с массой ыаrнита т..== У..У.., rде У.. объем, а Ум плот-
ность маrнита, то можно принять тв.с == У"Ум. В этом случае (3-90)
ПрlUrfет вид; .
k 1' 5
аэаст == Нет (8 + J10 н) ·
При сравнительной оценке маrинтов из двух разныx материа-
лов нужно исходить ИЗ условия, что при одинаковом объеме Mar-
нитов соотношение их размеров обеспечивает максимум энерrетиче-
cKoro произведения. В этом случае
аэастi == ( УМ1 ) 1.5 (Bd + J10 Н d)2 (3 91)
CtзаСТ2 Ум! (B d + f.LO н d)l .
Например, при сравнении литоrо сплава марки ЮН14ДК24
(УМI ==7,30) с маrнитно-твердым ферритом марки 25БА150 (уМ2==
== 4,75) получают: .
аэаСТl == ( 7,30 ) 1,5. 0,35
5 ==0,74,
аэаСТ2 4,7 0,90
следовательно, уrол застоя ферритовоrо маrнита ТОЛЬКо на 26%
больше уrла застоя маrнита из ЮН 14ДК24, несмотря на то, что
маrнитный параметр Bd+ J!oHd у феррита 25БА150 в 2,6 раза мень-
ше, чем у ЮНI4ДК24.
В электроизмерительных приборах массой т к ' конструктивных
деталей превебреrа ть нельзя. В этом случае mu.c == tnи + тм и
М тр == k (mн + mм}1.6.
Отсюда уrол застоя
f«заст
(XJQcтfтi,,-
,
,
1\.
........ ...
"".,1",
. ,
.{6
J2
2,8
2.
2.0
1.6
1,2
0,8
О,',
О
1 2 J
Рис. 3-20. Зависимость уrла за-
стоя от массы ПОДвижноrо Mar-
нита.
конструктивных деталей. В этом случае
kYM
а .
З8СТ r..zn (В + J10 Н) Н СТ
(3т и ) 1,5
2ти
(3-94)
Отсюда получают:
СХэаст/аэаст тin == 2ти (1 + тм/ти)1.5/(З VЗ- тм).
(3 95)
Эта зависимость (рис. 3-20) имеет весьма полоrую зону мини-
мума. Поэтому даже существенные отступления от условия оптн-
мальности мало отражаются на уrле застоя.
Частота свободных колебаний Jta21Шта 8 сторон.не.м поле
Если маrнит, обладающий динамическим моментом инерции М.
R маrнитным моментом Р.., находится в равномерном стороннем
поле напряженностью Нет, то период Т ero свободных колебаний
выражается формулой
V Ми V Ми
т == 2л == 2л
Р К Нет (В + Jlo Н) У м Н СТ
(3-96)
Так как Ми == VMYMR;, rде У М объем, 'Ум плотность
радиус инерции маrнита, то
V 'v
Т == 2пR и .
(В+ Jlo Н) Н СТ
и R и ......
(3-97)
аэ8СТ == k (mk + ты) 1,5
V м (В + Jlo Н) Н СТ
== k1'M (mk + тъJ 1 . 5 . (3-92)
(В + JloH) Н СТ ты
Измерительные механизмы с подвижным маrнитом известны
давно, но не находили широкоrо применения, так как маrниты из
традиционных материалов имели вид длннноrо стержня, намаrни-
ченноrо аксиально, и обладали боJlЬШИМ моментом инерции. Это
затрудняло успокоение колебаний и увеличивало радиальные раз-
Меры механиэма. Использование редкоземельных и друrих материа-
лов с высокой маrнитной твердостью е позво.,1Яет придавать маrни-
там форму ДЛИВDОro ЦИJlИНАра, намarвичеииоro двакетрально, т. е.
тела с наименьшим возможиыM динамическим моментом инерции.
Так, отношение динамических моментов инерции М. 1 и M. z У ци-
линдра, вращающеrося относительно поперечной и продольной оси,
составляет:
Минимум уrла застоя по-
лучается при условии daaacтl
dm..==O, откуда
Миi/МПI == O,671 1 /d1.+ 0,5,
(3-98)
т м == 2т и .
rде 1 и d длина и диаметр цилиндра.
При ljd== 10, что характерно для маrнитов дистанционных ком-
пасов, М п1 jМ и2 ==67.
Из-за особенностей производства маrнитов из РЗМ и ферритов
они выпускаются в форме брусков прямоуrольноrо сечения, а не
цилиндров. При переходе от цилиндра к призме TaKoro же объема
и высоты динамический момент инерции возрастает Bcero на 4,5%.
(3 9З)
Следовательно, наимень-
шим yrлом застоя обладает та-
кая подвижная систем а, у ко-
торой масса ЭЛЛИIIсоидальноrо
. маrнита равна удвоенной Массе
216
Расчет маенuтных cucte.A-!
[Тл. 3
3 б]
Расчет сил взаимодействия стержневых маенuтов
217
Частота f собственных колебаний подвижной системы измери-
тельноrо механизма с подвижным маrнитом определяется по фор-
муле
(3-99)
Зависимость f /fтax == F ( а ) при h==const и Mw==const
аопт
представлена на рис. 3-21. Кривая имеет острую вершину, и поэто-
му сравнительно небольшие отступления от условия (3.,103) вы-
зывают заметное уменьшение частоты собственных колебаний под-
вижной системы измерительноrо механизма.
f ==.....!...... ,. f М уд
2л V Ми.м + МИ.М '
rде Муд==Мм V МВСТ ---- удельный устанавливающийся момент; ММ,М и
М В . К динамические моменты инерции маrнита и конструктивных
деталей; У М объем маrнита; ММ ---- намаrниченность материала
маrнита; Н СТ ---- напряженность CTopoHHero поля (например, поля
измерительных обмоток).
OMeHT инерции призматическоrо маrнита квадратноrо сечения
относительно ero продольной оси
yha 4
МИ.м == 6 (3-100)
Рис. 3 21. Частотная характе-
ристика подвижноrо маrнита
призматической формы.
f /f mdX
1.0
Q8
ОД
0,'1
Ц2
11
2
rде V ---- плотность материала маrнита; h ---- высота маrнита; а.....
ширина маrнита.
Отсюда (3-99) принимает вид:
f ..1... 1 61-10 ММ Н ст а 2 h
(3 101)
2л y'ta 4 + 6М И.М
У маrнитно-твердых материалов намаrниченность М изменяется
сравнительно мало во всем диапазоне Н р от Нр==О до нр==нсв'
Из уравнения JloB==B+JloH p следует, что при Нр==О JloMr==Br, а
при Нр==Нсв, коrда в==о, Mmtn==HcB'
Отсюда
Mmifl == 1-10 Н сВ == О
M r Br '
(3-1 (6)
Если высота маrнита задана (h== const), то максимум частоты
собственных колебаний подвижной системы прибора можно найти из
условия dt/da == О. Оtсюда
V 6М И . Н
а == аопт == .
Подставив это значение а в (3-100), получим:
(3- 102)
rде е маrнитная твердость материала.
110 . 21 7 . 1 03
Например, у феррита бария Марки 16БА190 0== ==
0,3
== 0,91. Поэтому намаrниченность очень коротких маrнитов здесь
лишь на 9% меньше намаrниченности очень длинных. СледоватеЛh-
но, при проектировании подвижных маrнитов, выполняемых из ма-
териалов с твердостью 0>0,8, форму маrнита нужно выбирать, ис-
ходя из конструктивных и технолоrических соображений. Например,
подвижным маrнитам лоrометров, выполненным из ферритов иди
РЗМ, следует придавать .форму высоких цилиндров, намаrниченных
диаметрально. Такие маrниты обладают наименьшим возможным'
моментОМ инерции, и поэтому их колебания быстро затухают.
МИ.М == МИ.М,
следовательно, при условиях h==const, a==var и
мум частоты собственных колебаний подвижной
Boro механизма наступает при условии, коrда
маrнита равен моменту инерции конструктивных
системы.
При а==аопт частота собственных колебаний
(3-103)
MM==const макси-
части измеритель-
момент инерции
частей подвижной
3-6. РАСЧЕТ СИЛ 83АИМОДЕЯСТВИЯ
СТЕРЖНЕВЫХ МАrнитов
МЕТОДОМ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ДИПОЛЕй
f fтa% 107 V "оМмН ст
2л V уhМ и . м
(3-104)
Расчет сил взаимодействия стержневых маrнитов получается от-
носительно простым только при условии, что размеры MarHHToB
малы по сравнению с расстоянием между ними, так как в TOM слу-
чае маrниты можно заменить эквивалентными маrнитными диполя-
ми. Условием эквивалентности является равенство значений Mar-
нитноrо момента у диполя и маrнита:
Р М == qM l == M f VM, (3-107) /
а объем маrнита
1 6Ми.м h
V M == V м . опт ==
У
(3-105)
218
Расчет .маенитных систем
[r л. 3
3 7]
Расчет маенитных систем силовых маенитных опор
219
r e qM маrнитный
Если расстояние
4а
1 == -------- j а объем эллипсоида вращения
3
V З == lS,
rде S площадь мидель-сечения эллипсоида.
Поэтому маrнитный заряд полюса эллипсоида' такой
у эквивалентноrо диполя
заряд 1; 1 плечо эквивалентноrо диполя.
между полюсами эллипсоидальноrо маrнита
4 4
V == ------ 1tab 2 == ........... aS, то
и 3 з'
(3-108)
и, кроме Toro, на диполи 1 и 2 действуют неодинаковые моменты,
М 1вр == f.10 Р М1 Р М2 М 2вр ==---- .....0 Р М1 Р М2 (3-115)
4пr8 2п,8
же, как и
N f М 2 2
$, { R
..
N 1 N2 Sz N2
R
\ N f 1 rp
R S, S2 M'
N2,
52 l1} 6} 51 6)
v
qM == ММ S. (3-109)
Силу R взаимодействия маrнитных зарядов q"l и qtl.'J определя-
ют по формуле закона Кулона [1-4]
R . f.10qMlqM2 == f.10 M MI S I M M2 S 2 .10---7, (3-110)
41t' 4п,2
rAe , расстояние между полюсами маrнитов.
При вычислении силы R взаимодействия маrнитов необходимо
учитывать, что каждый из полюсов одноrо маrнита отталкивается
от одноименноrо и притяrивается к разноименному полюсу друrоrо
маrнита. Например, для силы притяжения двух маrнитных диполей
(Р М1 ==lqMl; P M2 ==lqM2), расположенных лоследовательно (рис. 3-22, а).
получают выражение
R R R + R R' --- f.1o qMi qM2 Х
--- 1 2 S 4. --- 4п
Х [ (,o l)1 : + ('o OI ].
rде '0 ---- расстояние между центрами диполей; ,.... плечо диполя.
Отсюда при 1<'0
R == f.10 qMl qM2 61' == 1 ,5f.10 Р М1 РМ2
41t,g 1t,g
Рис. 3-22. К вычислению сил взаимодействия Mar-
нитных диполей при их различном расположении.
(3-111)
Силу R взаимодействия маrнитных зарядов qMt и q..2 можно вы-
числять также и по формуле
f.10 /
R == qMiH2; (3-116)
4п
rде Н 2 .... напряженность поля заряда q..2 в точке расположения за-
ряда:
(3-112)
qM2
H2== '
О
(3 117)
/
Если маrниты расположены параллельно (рис. 3-22, б), то они
отталкиваются с силой
R == О, 75f.10 Р М1 Р М2
п,
rде ,0.... расстояние между зарядами qMt и Qtd. Подстановка в
(3 116) значения Н из (3-117) приводит к формуле (3-110).
(3-113)
3-7. РАСЧЕТ млrнитных СИСТЕМ
СИЛОВЫХ МАrнитных ОПОР
ЭНЕРrЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Если же маrниты расположены под уrлом 900 (рис. 3 22, в), то
в результате взаимодействия их полюсов возникает пара сил R с
моментом MBp==R,o, rде
R == О, 75f.10 Р М1 Р м!
п,
М ___ О, 75f.14 Р М1 Р М2
Bp
1t,3
О
(3-114)
Маrнитными силовыми опорами называются устройства, пред-
назначенные для увеличения долrовечности быстро вращающихся
тяжело наrруженных механических опор путем почти полной раз-
rpузки их от усилий. В сипу запрета Ирншоу маrнитные опоры мо-
ryт работать ТOJIЬKO совместно с механическими, жидкостными или I
пневматическими. М щ:@тные сило вые оп MQfY Q J!адать rрузо I
ПОА Ъе.ъшос'J'Ъ.n lЮpЯдК а U КОЛЬКИХ тонн при ср.авнительи оср ани-'
"*teHHblx rабаритах. В сочетании с механическими опорами они допус
кают частоты вращения порядка 1000 об/с при условии, что враща
t Маrнитные заряды фИКТИВНЫ. Однако маrнитные диполи мотут быть
реализованы в виде трубчатых сверхпроводящих соленоидов, длина которых
Зllачнтельно превосходит их диаметр,
220
Расчет аенитных систем
[r л. 3
3 7]
Расчет маенитных систем силовых ),(a HиTHЫX опор
....
221
ющейся деталью является прочный стальной якорь, а не рупкий
маrнит. Если' маrнитная опора сочетается с пневматическоЙ', то ча-
стота вращения оrраничивается только прочностью стальноrо якоря.
Необходимрсть располаrать маrнит только в статоре маrнитной си-
ловой опоры исключает возможность получения радиальноrо подшип-
ника и 'оrраничивает область их применения лишь подвесами и акси-
альными подшипникам и.
Маrнитный подвес вертикальноrо вала (рис. 3-23, а) состоит из
маrнита 1 и ярма 2, образующих статор, и якоря 3, являющеrося
ротором. Маrнитная система должна быть cTporo симметричной от-
носительно оси вращения во избежание электромаrнитных потерь.
Подвес rоризонтальноrо вала (рис. 3-23, б) состоит из маrнита 1, ук-
репленноrо в ярме 2, и якоря 3, набранноrо из листов электротехни-
ческой стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Аксиальный
подшипник (рис. 3-23, в) состоит из маrнита 1 в форме шайбы, на-
маrниченной аксиально, полюсных наконечников 2 с кольцевыми па-
зами и стальноrо ротора 3 с кольцевыми выступами.
Характерной особенностью работы силовых маrнитных опор яв
лиется непостоянство маrнитноrо сопротивления рабочеrо зазора,
вследствие чеrо рабочая точка маrнита всеrда лежит не на кривой
размаrничивания, а на прямой маrнитноrо возврата. Выход рабочей
точки на кривую размаrничивания недопустим, так как вызывает не-
'обратимое уменьшение силы взаимодействия. Поэтому расчет сило-
вых маrнитных опор требует cTpororo учета маrнитных свойств ма-
териала маrнита. У маrнитов из докритических материалов началь-
ная индукция определяется (рис. 3-23, е) точкоЙ" а пересечения
кривой размаrничивания В == 1 1 (Н) с прямой оа начальной приве-
денной проводимости. Уrол ан наклона этой прямой зависит от на-
чальной приведенной проводимости А нач системы маrнит ярмо при
удаленном якоре и определяется условием tg ан==Аначlм/Sм, rде 1м
и SM длина и площадь поперечноrо сечения маrнита. Установка
якоря (рис. 3-23, а) в систему маrнит ярко на расстоянии I з
уменьшает маrНИтное сопротивление системы и переводит рабочую
'lочку с кривой размаrничивания В ==, 1 (Н) на прямую маrнитноrо
возврата B==/2(H).
Рабочая точка Ь определяется пересечением прямой маrнитноrо
возврата B==/2(H) с прямой оЬ приведенной проводимости. Уrол а
наклона этой прямой зависит от проводимости рабочеrо зазора Араб
и проводимости р'ассеяния А рао . Он определяется условием tg а==
== (Лраб+Арас)lм/Sм. Переход рабочей точки на прямую маrнитноrо
возврата означает, что маrнит нужно рассчитывать так, будто он
выполнен из абстрактноrо закритическоrо материала, обладающеrо
прямолинейной характеристикой размаrничивания, отсекающей на
координатных осях отрезки Но и Во. Значения параметров Но и Во
зависят от положения точки а на кривой В=='I(Н). Наибольшей ве-
личины они достиrают, коrда точка а совпадает с точкой k или на-
ходится правее этой точки. В этом случае Bo==Br, а НО>НСВ. У ре-
альных закритических материалов прямые маrнитноrо возврата
практически совпадают с характеристикой размаrничивания В ==
=='I(Н). Поэтому здесь всеrда Bo==Br и НО==НСВ.
Силу R тяrи маrнита определяют по общей энерrетической
формуле как производную энерrии маrнитной системы по
перемещению якоря.
R == dW /dl Зi (3 118)
r де W энерrия маrнитноrо. поля, а lз ---- длина рабочеrо зазора. ..
Маrнитная цепь, у которой рабочая точка находится на прямои
маrнитноrо возврата, является линейной. Она может быть представ-
лена в виде источника (с м. д. С. Fo==HolM И внутренним маrнитным
сопротивлением 'вн), работающеrо на наrрузку в виде двух парал-
лельно включенных сопротивлений: маrнитноrо сопротивления ра-
бочеrо зазора '1 и м.аrнитноrо сопротивления путей рассеяния '2.
Отсюда для потока маrнита фм получают выражение.
фм == Но lм/['вн + '1 '2/('1 + '2)],
(3 119)
rде 1м ---- длина маrнита, а для энерrии маrнитноrо поля выражение
W == 0, 5Р о фм == 0, 5Н 5 l ('1 + '2)/[' 1 ('2 +, вн) +'2' вн]. (3-120)
Малые изменения длины рабочеrо зазора практически не влияют
на величину потока рассеяния. Поэтому можно считать, что при
l з ==vаr, r2==const и rB==const, а 'l==fl(lз).
Отсюда на основании (3 118) получают:
dW d, 1
R ==---- dW /dl з ==---- d'l dl з ·
(3-121)
Маrнитное сопротивление рабочеrо зазора"1 можно представить
в виде суммы '1 =='11 +'12, rде '11 и '12 ---- маrнитные сопротивлени
а) r n 'iz
i
d) If
110 ",ах
110
п СВ пl(
о
2)
Рис. 3-23. Маrнитные силовые опоры.
а, б...... подвесы для rОРИЗ0нтаЛ1,ноrо и вертикальноrо вала;
подшипник; к расчету силы тяrи.
в аксиальный
222
Раечп Мй2нитных систеАС
[F А. 3
6 3-7)
Расчет маенитных систем силовь/.Х АШ2ниТНblХ опор
223
зазоров между якорем и полюсными наконечниками маrвита и ярма
(рис. 3-23, а). Здесь
'u. == /,/(J1o 8ш); '12 == /a/(J1() 8ш) j (3-122)
тде SПI в s.2.... площади ПОЛЮСНЫХ наконечников маrнита и ярма.
Следовательно,
ri == l.L.. ( ..2.... + ...l.... ) . (3-123)
fЧ Sп! SDI
Если 8J11 8D2==SJI. то .
Подстановка в (3-127) значений '1, '2 И 'вв из (3-124), (3-130)
и (3-131) дает:
Н5 1;'
R....
.... S [ 218 + 1м 80 ( 1 + /8/М )]
110 п fIO 3 п f10 sм SП к
В3 8 м 1; Sм/Sп
.... f.LO [ .!!!.. + 1м ( 1 + 13/M )] 2 ·
00 8 п 8 в К
у маrнитных силовых опор длина рабочеrо зазора lз всеrда нич-
тожно мала по сравнению с поперечными размерами маrнита, поэто-
му всеrда lа1к/(8вК) <.1. Отсюда (3-134) принимает вид
в* о 8 Р 8 /8 В6 У м /м 8 м /8 п
R .... м М. М П == 2 (3-135)
110 [ 03 : + [.. ] 110 [ o3 : + [.. ] ·
rде VII==S.l. ---- об-ьем Marннтa.
(3-\34)
'i == 2/З/(""0 So).
Из (3-120) и (3-124) следует, что
dW/d,i. == 0,5 (НО /M)'/C'i + 'вн (1 +'i/'2)11;
dri == 2
dl з Ро Sп
(3-124)
(3-125)
(3- 126)
Отсюда
R == (Но 1.}2
I-LO 8 п ['1 + 'вн (l + '1/'2)]1 ·
Если рабочая точка находится на прямой маrнитноrо возврата,
то внутреннее сопротивление маrнита
Рви Н вн 1м
'в == == ,
фм Вм 8 м
тде F BB ---- часть м. д. С., затрачиваемая внутри MarHHTa; 8 м ---- пло-
щадь поперечиоrо сечения маrнита; Н ВВ ---- напряженность поля
внутри маrНИта.
Из РИС. 3-23, е СЛеАУет, что
H..Is,. == Hf)/Bo.
Отсюда (3-128) првивмает вид:
r вп == 1м Ho/(SM Во) == 1м eo/(,..,o 8мJ,
rде 80== fJJ/o/Bo ----маrнптная жесткость фиктивноrо закритическоrо
материала.
Эквивалентное сопротивление путей рассеяния
, == 2К / (""0 1м), (3-131)
rде К ---- коэффициент, зависящий от формы маrнита и ярма, а мно-
житель 2 учитывает линейный закон возрастания маrнитноrо потен-
циала вдоль мarнита.
Если маrиит и ярмо цилиндрические, то
f == ]n (1 -+ 2bld..)1(21t) , (3-132)
rде d)( ---- диаметр маrнита; Ь ---- зазор между маrнитом и ярмом.
Отсюда (3-131) принимает вид:
(3-127)
Сшовble опоры из 8l1Xритическux JШтерlШA08
(3-128)
При проектированви мarнитов из ороrих закрвтических мате-
риалов приходится решать две основных задачи: в первую очередь
находить такое соотношение размеров, при котором требуемое тяr<r
вое усилве создается маrивтом мвнимальноrо объема, и во вторую
очередь ---- соотношение размеров, при котором требуемое тяrовое
усилие создается мarнитом оrраниченных rабаритных размеров (ес-
ли такое оrраниченве окажется необходимым по конструктивным
соображенlUIМ). :
В формуле (3-135) при V..==const значение R может иметь
максимум как по 1., так в по S,JS.. Приравиивая нуто производные
dR/dl. и dR/d(s.JSп), получаем e)l.Иное условие ма1Ссимума
S. 1м 86
........... == ,
Sп -218
I!РИ соблюдении KOT0 f: 0ro (если иметь В виду, что здесь НО==НСВ и
80==В,) формула (3- 35) првиимает ВИА;
2 '
V мт,n. В ,8 Н сВ Br
R == Ro == 8J.Lo 18 == V мтln 818
Решая (3-136) и (3-137) относительно 1м и Ум, получаем:
BI3 21 з SM.
V мтin == R.J н в; 1м == 1. == ________ о Т'
сВ r О п
V мтiп 4в о Sп
8 м == SMO == == Rf) Н в ........ S ·
lмо сВ т м
(3-136)
(3-129)
(3-130)
(3-131)
'! == In (1 + 2b/dмJ/(,....nl.,).
(3-133)
(3-138)
224
Расчет маенитных систем
[Fл.3
Из (3-137) следует, что минимальный объем маrнита не зависит
от соотношения Sм/Sп, т. е. от наличия полюсных наконечников. Их
применение целесообразно лишь при необходимости уменьшить по
перечные rабариты маrнита. Для этоrо необходимо иметь Sм/Sп> 1.
т. е. применять концентраторы маrнитноrо потока. Однако концен-
траторы заметно повышают рассеяние и в силу этоrо малоэффектив-
ны. Если концентраторов нет, то Sм==Sп и формулы (3-135) ti.
(3-136) принимают вид:
8; SM 1
R == [ 21 ] 2
flo 8: + 1м
81 з
V мr.Lin ==: Ro Н 8;
сВ т
8; V м 1м
.
[ 2/3 ] 2 '
flo -в; + 1м
2l з
1 мо == --------
е о
(3-139)
4flo
SMO == Ro .
82
,
(3 140)
Из (3-140) следует, что при наилуч-
шем использовании закритическоrо ма-
териала оптимальная длина маrнита
должна быть соизмерима с длиной ра-
бочеrо зазора. а оптимальная площадь
ero сечения обратно пропорциональна
квадрату остаточной индукции.
Если окажется. что значение SMO,
найденное из (3-140), не может быть
реализовано по конструктивным сообра-
жениям, то требуемую силу тяrи R==Ro
можно получить при меньшем значении
SM==SJlO/n и соответственно большей дли-
не маrнита IM==qIMO. Однако при этом
объем маrнита увеличивается в p==q!n
раз и ухудшается энерrетическое ис-
пользование ero материала. Подставив
в (3 139) указанные значения SM и 1м. получим при R Ro уравнение
4q2==n(1+q)2. Отсюда
q == (n+ 2 V;)/(4 n) и'р == (n + 2 V;) /(4n n').
4 q,
6
5
4
J .
2
1
п
о
2
3
f
Рис. 3-24. К выбору со-
отношения размеров Mar-
нита.
Следовательно,
n+2 n+2V
[м == 4 lио; V == ( ) V Mmin. (3-141)
п 4 nn
rрафики q==f(n) и p==f(n) представлены на рис. 3-24. При
n===4 обе кривые уходят в бесконечность. Поэтому уменьшать пло-
щадь поперечноrо сечения маrнита не следует более чем в 3 раза.
При п===3 объем маrнита увеличивается в 2.15 раза, а длина в
6.46 раз.
. \
g 8. ' Расчет маенитных систем силовых маенитных опор
225
Силовые опоры из докритических материалов
.
I
J
Применение материалов с относительно малым значением Н сВ
требgeт намаrничиванPlЯ опоры после установки якоря путем про-
tIУcf(аImя импульса тока по специальной обмотке, входящей в состав
cтaTQpa. Импульс тока должен быть достаточным для доведения
маrвита до насыщения при наличии рабочеrо зазора 13 между Mar-
ниток и якорем. Если намаrничивание производят при 18==0, То В
конструкции опоры нужно предусмотреть приспособление, позволя-
ющее устанавливать и поддерживать необходимый рабочий зазор.
При Аемонтаже опоры маrнит может быть размаrничен импульсом
тока обратноrо направления. Длина маrнита здесь должна быть та-
кой, чтобы прямая внешней проводимости (рис. 3-23, е), наклоненная
к осв абсцисс под уrлом Cf.,k. проходила через точку k конца линей-
Horo уЧастка кривой размаrничивания. Пренебреrая потоком рассея-
ния, ввиду относительной малости длины рабочеrо зазора имеем:
tg == В,JН,.,==Араб/м/Sы. Но Араб === J.!OSM/ (2/ з ).
. Отсюда
8k 213
1 М == l З
flo Н k е k '
(3 142)
rде 61&,==р. о н,.,!8,.,.
3аменяя. в (3-139) 1м на ero выражение из
'"
v м 6ft
R == 8 ) 2
2f.1o /8 ( 1 + о: .
(3-142), получаеМj
(3-143)
Отеюда
V . R 213 JIn (1 + 6k/ 8 o)- .
м в2 . 8k '
r
SM == == R flo (1 + 8kI8o) .
1м 82
r
(3 144)
Если рабочая точка маrнита может находиться только на верх-
нем прямолинейном участке' кривой размаrничивания (см.
рис. 3-23, е), то маrниТ независимо от ero материала ведет себи так,
будто он сделан из закритическоro материала с параметрами Br и
Н Oтa . Так как докритические материалы обладают более высокими
значениями остаточной индукции, нежели закритические, то маrниты
подвесов из докритических материалов обладают большей rрузо.
подъемностью по сравнению с одинаковыми по размерам маrнитами
из закритических материалов. Обозначив индексами «д fI «з:. пара-
метры докритических и закритических материалов. получим на ос-
новании (3-142) и (3.144) : == В;дIВ;з. Например, если Mar-
нит из альнико марки ЮН13ДК25А (8TД 1,4 Тл). рассчитанный по
формулам (3-142) н (3 144). заменить таким же по размерам
маrнитом из РЗМ марки КС37 (В rз ==О,77 Тл). то Rд/R з == 1,42/0,772
15 64
226
РQ&Че7 .lШ21Ш'1НbtX cucre.JC
[f А. 8
J 3-7]
Расчет MaeHUTIUJIX систеж СUA08ЫХ HиTHЫX опор
221
Максимум силы тяrи наступает при 13 == О. Отсюда
R R тax
3.
[1 + 2/ э /6 0 /м]
и (3-146) действительны при О<Н <Hk (см.
(3--146)
3. ОпреAeJlИТЬ размеры маrнита в прнмере 1, ecJIH вместо РЗМ
ирименнть феррит 22БА220 с параметрами Br==O,36 Т, Н ев ==
==215 кА/м, 60==0,75. Значения размеров MarвHTa HaxoДIIM из (3-140):
2 4
/... == в; == 0,534 M t ; 8 мо == Jf. == 0,38 м 2 ;
r
do == 2 V 8./ -",r; == 696 ММ.
При одинаковой rрузоподъемности маrнит из феррита марки
22БА220 должен иметь диаметр в 2,14 раза БOJlЬше, чем у маrnита
из РЗМ марки КС37.
4. Опредe.uть сипу ТИI'И маrвита из аАЬmuro марки
ЮН 13ДК25А при условии, что диаметр маrнита и длина рабочerо
зазора Т8Юlе же, как в прн.кере 2. Маrивты из аан:вжо нужно На-
маrничивать только после монтажа опоры. ПОЭТОКУ в ирме ДOJlЖем
быть предусмотрен кольцевой паз (см. рис. 3-23, а) шириной Ь
0,1 дм, необходимый для размещения намаrничивающей обмотки.
Длина маrнита должна быть такой, чтобы прямая внешней про во-
димоств (с:к. рвс. 3--23,2) ирохоДJlJla через 1'OIIICf k конца вepxHero
рямолинейпоro участка КРИВОЙ j>азиarНИЧllВавия. Альнико марки
ЮН13ДК25А имеет параметры: В,.== 1,4 T H c1J ==44 кА/М, НОт(JЖ==
..1115 кА/м, 60==0,997, 6А р.оНItIВk -==0,037.
Длину маrнита определяем из (3-142): lм==218/6А==11 мм. От-
CIO а об1.ем 1181'88'1'8 V...O,0277 .11 JO--'==300.IO--' .'. Искомую силу
тtIПI 08р РАР.... D (3-143):
В; V8 k
R == == 40.7 кИ.
2J.I.1. (1 + в.lв.>t
Сила TBrH 14arвита из КС37 в прнмере 2 СОСтaвJШJ1а 9.81 кИ.
Следовательно, замeu 1l8rllита из КС37 Ilarвитои и., ЮН13ДК25А
TOro же диаметра увеличивает силу тяrв в 4,15 раза.
ОCl108Iw1 ра.счетваа форку.u (3-135) по.пучеаа IIpB дouущенив,
что lal m l(8 n k) <: 1. При цилиндрическом маrните значение коэффи-
циента k опреДeJIвется по (3-132). IIpи b==O,Id. k==2..9.10-- 1 . Orсю-
АЗ при 8 8 ==S.==2,71.10-- 1 141 Веем lJ,J(Sм/l.) ==2,74.10--'< 1, н 8
даином случае расчет по (3-143) уточиев.иs ве требует.
, 5. ОпредеJIПТЬ разиеры иаmита из ЮН13ДК25А дЛЯ маПlИтноrо
подвеса, рабочий зазор хотороro 1. может ИЗII. тьс.я от О АО 5 ММ.
При 'а==О сила тЮ'и должва составлять R...==98,1 кН. Парамет ы
, материала приведепы в примере 4. Из (3-134) при 8./8.== 1 и /. o
JU( еем
==3 3 т е сила TjirB маrнита из альпико в 3,3 раза превзойдет силу
тяr ) Ta'Koro же по размерам маrнита из РЗМ. Однако при выборе
материала маrнита необходимо учитывать, что маrнитные системDl
из докрвтическнх материалов HY)hHO намаrничивать в собранном
виде и что они менее устойчивы к воздействию внешних маrнlfПIЫХ
полей.
Учитывая стоимость мarнита, rрузоподъемность при заданных
rабаритах и удобство монтажа маrнитной поры, следует для опор
малой, средней и высокой rрузоподъемности в качестве материала
маrнита рекомендовать соответственно ферриты, РЗМ и aJIbНИКО.
ТЯ2О8аЯ характеристика azпuTнoa опоры
Зависимость силы тяrи от дJIипы рабочеrо зазора R==f(la) У Mar-
вита заданных размеров можно определять из (3-135): при 8п. ==SM
Ifo SM
R == . (3-145)
t10 [1 + 2/ э /8 0 /м]2
Формулы (3-145)
рис. 3-23, е) .
Примеры расчета. 1. Рассчитать маrнит из РЗМ марки КС37 для
маrнитноrо подвеса rрузоподъемностью 9)81 кН при рабочем зазо-
ре 18==0)2 мм. Маrнит должен иметь минимальный объем.
РЗМ марки КС37 имеет параметры: В,.==0,77 Тл, Нсв ==540 кА/м,
80== 0,88. Размеры маrнита находим из (3-140): l мо == 213/80 == 0,454 мм;
4f1o 8/з з
8 мо == Ro == 0,083 12; V wпil1 == Ro Н В == 37,6 см .
в 2 сВ
r r
Диаметр маrнита
d o == 2 V 8M/ == З2б мм.
2. Опредетrrь длину и объем маrнита из пpllМера 1, если при
той же rpуэоиодъемности площадь сечения Marннтa должна быть
уменьшена в,3 раза: S.==S.0/3==0)0277 1112. Из (3-1-41) находим:
п+2У; п+2
lM == 4 ____ n '-. lItS 3 NМ; V м == (4 ____ п) n V IOnfn ==
== 2, 15 V мтl".
Диаметр маrнита d==2 V s..JУЗп == 188 ми. Уменывевие диамет-
ра M8nIIIT8 В 1,73 раза достиrкуто здесь за счет увеличения объема
маrиита 8 2,15 раэаr
s. == R.ип == 6,28.1<rJ м 2 . Отсю;ta d)f == 2 V 8./я == 282 ММ.
Br
;...J
д.u мarнита диаметром 282 мм рабочий зазор 5 мм Jlвляется
бo.Jtыaим. ПРОВОJUlмость потока рассехния становится здесь замет-
lIOй по сравнению спроводимостью рабочеro потока, и ее необходимо
учитывать. При взмеиевии зазора от О до 5 мм рабочая точка Mar-
15.
228
Расчет .маенитных систем
[r л. 8
<;". .
-'....
\ ...: .
:.: :-,
r;' А. а -8 ]
.. "
Расчет защиты приборов от полей рассеяния
229
нита должна (во избежание необратимоrо изменения маrнитноrо по-
тока) оставаться на верхнем прямолинейном участке кривой размаr-
ничивания. Если она совпадает с точкой k конца этоrо участка (см.
рис. 3-23,2), то из условия
8k o
tgak == (0,5flо S м/lз+ 0,5flo IM/k) lM/SM == Hk ==8;
находим
. . 1. Наиболее совершенной формой экрана является мноrослой-
пая сфера, состоящая из концентрических слоев маrнитно-мяrкоrо
'. н немаrнитноrо материалов. Т ,!!{И !!!l ТИХ слоев должны ыepe
у ления от Ц HTpa BO p'ac aTЬ в Jeo JPl! CKO f!роrрессии.
r1Три изменении всех размеров экрана в одинаковое число раз
степень экранирования остается неизменной.
3. Уменьшение размеров экрана при сохранении ero толщины
увеличивают степень экранирования, но одновременно увеличивает
рассеяние маrнитноrо поля защищаемоrо механизма.
4. Наличие в экране небольших отверстий мало отражается на
степени экранирования, но с ыки. между частями экрана следует
расп ол,! rа]ь lJаQа .1!ельно направлению помехон сущеrо поля.
. ФQlЫtfа экра на. мало влияет на степень экранирования. По-
этому экран произвольной формы можно расёч итывать по формулам
сферическоrо экрана той же толщины , если принять за диаметр
сферы d среднее арифметическое значений размеров а, Ь и с по трем
ero rлавным осям;
1 .+ 1м SM k/l з ---- 2SM/8k == О.
Решение этоrо уравн ения дает
1м == О ,5kS M ( У 1 + 8l;/(8 k SM k) ---- 1)Оа == 182 мм.
Силу тяrи при 13==5 мм находим из (3-135): Rmin ==8; SM/[ O(l +
+ 213/ (8 0 /M) + I з / м / (kS M ) 2] == 40,8 кН.
Следовательно, здесь Rmin ==0,42 Rmax.
3-8. РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
ОТ ПОЛЕИ РАССЕЯНИЯ СИЛЬНЫХ
ПОСТОЯННЫХ МАrнитов
d== a+b+c
3 .
Например, цилиндрический экран с наружным радиусом
высотой h может быть рассчитан по формулам сферическоrо
с наружным радиусом
R Hap == (2'нар + h/2)/3.
(3-147)
'пар И
экрана
Маrнитные экраны, применяемые в измерительных приборах и
средствах технической кибернетики, рассчитаны на защиту от сла-
бых наружных полей напряженность HBap 400 А/м и поэтому вы-
полняются из пермаллоя с. бnлыпnА начальной п о ницаемосты<l..1!...A1--
д.nА ИНlIvкциеА насыщения. Для защиты от поле расс еяииясильных
постоянных маrнитов, в том числе сверхпроводниковых, эти экраны
совершенно не приrодны. У сильных маrнитов поля рассеяния Moryт
иметь напряженность Н в8р >400 А/м на расстояниях, во MHoro раз
превышающих размеры caMoro маrнита. Например, у неэкранирован-
Horo сверхпроводниковоrо маrнита не60ЛЬШИХ размеров (l == d ==
== 100 мм) напряженность поля рассеяния превышает 400 А/м в ра-
Анусе 3 м.
При расчете маrнитных экранов наружное поле Н пар считаюТ
равномерным. Это допустимо при условии, что расстояние между
экранированным измерительным прибором и источником поля не ме-
нее 1 м.
MarнHTHыe экраны часто располаrают снаружи корпуса прибо-
ра. Поэтому форма и размеры экрана обычно определяются формой
и размерами корпуса.
В приборостроении И автоматике наиболее часто встречаются
экраны в форме полых цилиндров с отношением наружноrо диаметра
к внутреннему I,OI I,25 и отношением высоты к наружному диамет-
ру 0,8 1,2. Чаще Bcero встречаются однослойные и двухслойные ЭК-
раны. Трехслойные экраны встречаются редко. Мноrослойные экра-
ны имеют больший коэффициент экранирования, чем однослойные
той же толщины, но их изrотовление значительно сложнее. Расчеты,
Dодтверждающиеся опытом, показывают, что при конструировании
маrнитных экранов нужно учитывать следующие обстоятельства:
(3- 148)
Расчет сферическоео экрана заданных размеров
3ащитны; свойства экрана B o. HOBHOM определяютс значением
относительнои маrнитной проницаемости .м.;- и 'нэмаrниченности насы-
щення ero материала. Экраны для защиты от силь ных полей
(Н пар 400 А/м) следует проектировать так, чтобы рабочая точка,
определяющая ero маrнитное состояние, лежала на лине й ном у час т-
ке OCH OBHO р--,.!. оА !! ниqивания ниже ее «Колена . 8 этo1r зоне
м аrнит на проницаемость приблизительно постоянна и близка к мак-
симальнои ( T T.тa ). Если маrнитная проницаемость материала
экрана T.тax 5000, то коэффициент экранирования трехслойноrо
экрана (рис. 3-25, а) можно определять по формуле
Ко :. {1 Рl Р2 Р. + ( :. у пl п 12 п2 п23 пз + .
+ : [(пl п2 + пl пз пl п2 пз) па + (п} пз + п2 пз пl п2 пз) п 2 з ----
,
пl па п з ]}, (3 149)
rде Рl== (Rвн/Rj)З; Р2== (R2/Rз)3; Р З == (R,,/Rнзр)З; пj== I Pl; п;z.==
== I P2; пз== I Рз; п12== 1 (RJ/R2)3; п2З== 1 (RJ/R,,)З.
Из формулы (3 149) можно получить выражения для коэффи.
циентов экранирования двухслойноrо (рис. 3 25, б) и однослойноrо
(рис. 3 251 8) экранов.
230
Росч.ет н'иTHЫX систеАС
[rA.8
I 3 8]
Расчет защиты приборов от nо.ий рассеянuя
231
Полаrая Ra==R,==RB8P, получают Р а == 1 и пza==n.==O. Подставив
эти значеИВiI в формулу ( 142), получают выражение КОЭффll1Ul евта
экранировавии К2 .lВУХСJlOЙНоrо экрана:
р, [ J1rи ]
К '!. == 4:'5 1---- Р 1 Р! +4:5 rtllJil ,
(3-150)
Для двухслойноrо экрана условие оптим альности принимает вид:
R BH Ri. R 2 3/
== == ------------- == 0'2 == JI R BR / R пар . (3 155)
Ri. R з R Hap
При соблюдении ЭТоrо условия P 1 ==P2==a , а nР=.n2==пI2== 1 0'
и формула (3-150) преобразуется к виду
К. К20П [1 a + 7 (1 о:1)з]. (3 156)
Толщины слоев оптималЬноrо двухслойноrо экрана также обра
зуют reометрическую проrрессию
В1tJ./ и == п/ L\пар == 0'1 i (3-157)
rде L\sп и &8Р ---- толщины впутренпеrо п паружпoro ферромаrнит
ных с.лоев, а п ---- толщина немаrвитноrо промежутка.
Действительно, так как dвп==RI----Rsп, п==R2----Rl и L\.8P
ви R 1 ---- R ви 1 ---- а
==RHap R2, то == R 2 ----R 1 1/а ----1 == 0'.
Точно так же можно показать, что и L\п/ L\П8Р ==а.
Если задано значенпе fj общей толщmrьr ДDУХСЛоАпorо экрана,
то оптимальные значения толщин слоев находят по формулам
rде
Р 1 == (Rвп/R1)1;
Р2 == (R<;./ RJIaP)'; пi == 1 ---- Рl;
"u == 1 ---- (R./ R .
.i 't;;;z"'
n2 == 1 ---- Р 1 ;
Сфetиlчесne 3Кp81lН.
а --- трехслойный; б двухслойный; в QДВОCJJоАный.
Полаrая в (3 143) Rl==R2==Rпар, ПOJlyЧают Р2==]; пI2==п2==0.
Отсюда выражение коэффициента экранирования однослойноrо экра-
на принимает BIJA;
BB ==
1 + 01 + о;
а.
п ::s ; .
1 + а 1 +
"\
Ki :"5 [ 1 (R :: У}. ( 151)
) При .IIНIП _neIJIIяж 8И УТpeв1lef О R.. в вару-иоrо RП8Р ра-
АНУСОВ зкрава MaEDlYМ . ЭItp О_RЯ наступает
при ус.аовви. ЧТО ОТ80UJellие радаусов воех C.IOeВ (IIзпlRтиыx И не-
маrиитвых.. C0CТ8u.er тричеекую пpoI'pettJIЦ ЗUJIIeВ8тель
кoro й .
2п---} r
0'" == V R../R и8pt
rде п..... число ферромаrиитныx споев экрана.
Следовательно, для трехслойноrо экрана оптимальное соотноше-
ние радиусов Вl:lражаетея yeJl0иием
Rвв-.. == Ri ==.!3L == R3 == R, == О'з == -v R BH / R п8р . ( 153)
R J RI R. R.. Rrrap
При соблюдении этоrо условия Рt==Р2==РЗ==0' , а пt==п2==
lIа==nI2==n2З== I----O' и формуп (3-149) преобразуется к виду
l(.оп :. {1 + :5 (1 )З[1+3а +
+ :. {I )2 Н. -
1
пар == А
1 + а 2 +
(3-158)
Отношение толщины немаrнитноro промежутка к :суммарной тол-
Щине ферромаrнитных слоев определяется эдесь формулой
(3-152)
А п
А вв + Авар
а.
1+ ·
(3-159)
Оно возрастает с уменьшеиием относительной тотцивн экрана
/RBap И В пределе при A./R s8p ---мJ достиrает ЗН&'IеRИЯ 0,5. Поэтому
t тонких экранов на пеиаrнитныA промежуток приходится около
/з общей толщины экрана.
Двухслойный оптимальны экрап выroдиее OДВOCJlOAHOrO такой
же относительной толщины JIНШЬ при определепном соотношении зпа-
чениА J.1r и а2. Иэ формул (3 151) и (3-156) следует, что условие
К 1 == К20ПТ наступит при
(3-154)
4 ,5 (1 ---- L\/ R и8р )1
J.L, J.L,.,ev {1 a )2 4,5 (М R иар )'
(3-160)
, I I f
,
232
Расчет ма2нитных систем
[rл. 3
3 8]
Расчет защиты при боров от полей рассеяния
233
Расчет экрана по заданно,му коэффициенту экранuрованlI.Я
Разность коэффициентов экранирования двухслойноrо оптима ь-
Horo и однослойноrо экранов такой же толщины выражается че-
рез f.tr.rev уравнением
( flr ) f1r 6 ( 3 )
K2 Kl == 1 O'2 1 O'2.
fl,".rev 4,5
фОРМУ.,1ы (3-145) 11 (3-146) предназначены Д.1Я с.lучая, Kor да
rеО lетрические раЗ lеры экрана известны заранее и требуется ПО:JУ
чить наиБОЛЬШШUI ВОЗ\lОжныЙ при этих УС"lОВИЯХ КОЭффИШlент ЭI\ра-
нироваНIIЯ. Пр!! проектироваНlIII экрана чаще возникает обратна 1 за
дача: рассчитать экран, об.lадающий задаННЫ\1 КОЭффИllиеlПО\l эк-
ранирования. Известны\1И здесь считаются требуе\IЫЙ КОЭффИШIент
(3-161)
Если flr> Jlr.rev, то К2 > Kl И выrоднее применять двухс.lОIUIНЫЙ
экран. Значение Jlr.rev может служить критерие при выборе ТlIпа
экрана. Характеристика Jlr.rev == f ( / RПаР), подсчитанная (таб.fJ. 3-3)
к
ТаБЛИ1l3 3-3
Значения Jlr.ret' В завUСU.ttOСТll от / R на р
0,025 I 0,030 I 0,035 0,040 I
0,010 0,015 0,020 (J,050
R пар
fl,.,ev 44 100 19400110800 17200 4700 3400 2680 11620
П родолжеНИt!
4 I 0,06 1
R пар 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 О,:ю
J.1. ,. ,еа 11100 I 5951 362 1242 170 123 92,5 72
10
: к
700
'БОО
I
'500
: 'tOO
300
200
100
/
/
J
V
/
/(2 /
./ :/ 11-
L1
ap
'fOO 800 1200 IБОО 2000 21;00 р,.: о 0.02 0,01, ОДб 0,080,/00,12 O,!'t о,/б О. 780,20
Рис. 3-26. Зависимость коэффици-
ента экранирования от маrнитной
проницаемости материала сфери-
ческоrо экрана.
/() ОДНОСJ!ойноrо; /(2 двухс.10йноrо
( RH ар -=0,03).
экранирования К и наружный радиус экрана RHap. ПОЭТО\1У задаtrа
сводится к отыскаllИЮ относительной толщины экрана /RHap.
Зависимость / Rпар == f (а) находят, решив уравнение (3-148)
относительно /Rпар:
на основании (3 160), позволяет выбрать тип экрана по заданным
параметрам /Rпар и f.tr. Например, если экран, имеющий относи-
тельную толщину /Rпар == 0,03, выполнить из материаJIа, имеющеrо
J.Lr== 16 000, то нужно применять двухслойную конструкцию, так как
значению /Rпар ==0,03 по данным таБЛИllЫ соответствует f.tr rev==
==4700. Если тот же экран выполнить из материала, имеющеrо tT==
==3000, то нужно выбирать однослоЙную конструкцию.
Преимущество двухслойноrо экрана быстро возрастает по мере
увеличения проницаемости материала, о чем свидетельствует rрафик
(рис. 3 26), на котором представлена характеристика К == f (f.tr) для
однослойноrо (прямая Kl) и двухслойноrо (кривая К2) экранов,
имеющих одинаковую относительную толщину д/ RП:1Р == 0.03. Ес.llf
же при f.tr == const изменять относительную толщину KpaHa t1/RПi1Р,
то (рис. 3 27) с уменьшением толщины коэффициент экранироваНIIЯ
у двухслойноrо экрана уменьшается значительно быстрее, чем у oд.
нослойноrо, и после HeKoToporo предельноrо значения /Rпар более
выrодным становится однослойный экран.
Рис. 3 27. Зависимость коэф-
фициента экранирования от
толщины экрана.
/(] ОДlIослойноrо; /(2 двухслоl1
Horo и! == 2000).
/ R == 1 0' 2 3.
. нар ,
(3 162)
Зависимость д/ RHap == '( К, Jlr) находят, решив уравнения
(3 151) и (3 156) относительно 0'2 с учетом выражения (3 162). Для
однослойноrо экрана получается формула
( R Д ) == 1 ;; 1 4,5К /flr, (3 163)
н а р о дн
а для двухслоЙноrо ОППI lальноrо экрана фОр lу.lа
( д ) 3 I ( 4 5 2
R иар дв==V )K.
р асчет удобно вести по номоrРЮ,1;\1е (рис. 3 28).
(3 164)
234
РfUчет JЮен.итНbl% €штеJ«
[f.4. 3
, 3--8]
Расчет защ1п'f1t приборов от Полей рассеяния
235
Вычислив по заданным знаqениям К и f.Lr зн.ачения 4,5 K/Jlr и
(4,5/Jlr) 2 К, находят по кривой 1 соответствующее значение относи-
тельной тoJIIl1ины (A/RJlap)aдo а по кривой 2 СOO'fветс.твующее значе-
ние (f1IR8&..}дo... Если ока.жется, что (f1/Rпар) од.в < (8Rпар) д.B то вЫrОД-
нее ОДНОCJlOЙ1ШЙ экран. Если же (А/Rиар) ада> (Мор) дв, то аыrод-
нее двухслойный экран, и найденная по кривой 1 татщина экрана
может быть уменьшена за счет neрехода на двух.слойный экран. Тре-
буемую тOJIЩи..ry ДВУХCJlойноrо экрана уточШUDТ по формуле (3-157).
2
При двухслойном экране за площадь поперсчиоrо сечения стенки
следует принимать площадь сечения наружноrо слоя...
Проницаемость формы экрана т находит по тем же формулам,
что и проницаемость формы прямых мarнитов. У цилиндрическоrо
2R lla р
5крана, НaJdаrвиченнar.о.nо диаметру, т == 2 + тде 1----
1
т == 3. У ЦитIНДрН'lеа:их и
длина экрана. У r.фериwreскorо экрана
прпзматичеCПI.X эхрапuв., па-
маrничепных по длине, , т
IJроницаемость форми оп- 10
редеnяIOi по кривым "fowm:-
сона и м.осса., lLIUl .по .фор-
мулам (3-27).... (3-ЭО).
Ннар - -
I
8
I
lpJ6 .
I 1./
flt 1./
U.i2 /
,... V
;'10 ..,.
I 1...-1'
J ,oe v
0.06 l'
J ...-'" I
0,0" L..;
:..,... 1;"
"-- ....1--' I IМ ","5К-
....
"p:r 1% Jir
.x/IP 14 16. 1" 12 10 В i It 2 О 0,1 2 J о.',
8
JJ
Рис. 3-28. HOMorpaMMa для расчета маrнитных экранов.
Рис. 3 29. Построение кри-
вой намаrничивания стенок
экрана.
в
5
"
2.
11
t
-в
и 2,0
0.'1
0.8
1,2
Рис. 3-30. Проницаемость формы ци-
линдрических и прямоуrо ых экра-
нов.
Опреаеление- яаенитноео состояния экрана. Маrаитное состояние
материала экрана определяется кривой В === /2 (Н) намаrничивания
тела экрана (рис. 3-29), а также ПJlOща.LaD S поперечноrо сечения- ero
наружноrо маrнитно-мяrкоrо слоя. Кривая намаrничивания тела
3IC.рана JiВля IIe чем ИНЫМ, как скошенной BIlpaBO основной кри-
вай в ==/1 H) аакarн.ичивания ero вещества. Крутизна наклона оп
ределяется формулой tga==J.Lo(m l), rде т проницаемостъ формы
экрана.
Для построeвJIJI IEИOм.оl кривоо B / H} ау:жно провести под
уrлом а линию оа и сместить каждую иэ 'fOче& кривой В == /1 (Н) на
соответствующий отрезок. Например, точка с должна быть сдвинута
вправо на длину отрезка f)d и перейти в точку e прппадлежащую
искомой кривой B==t2(H). Полученная кривая позволяет най.JИ
средJПOЮ индукцию Bcp eCJ1II извес.тна на.ариженность Н от сторон-
пето поля. ДействитепьнаSl и ндукlUfя а CTeнк экрана В во столько
раз больше найденноrо значения, во сколько раз площадь поперечно-
ro сечения экрана больше площади п речИOFО сече1Ulя. ero с.тенки.
ОТНОСlIтельн ая ,i.Л1lИ.a экрана л обычно невелик.а (л 2). П оэто-
му на рис. з зо приведена начЗJIЬИ8В область тех же кривых, что 11
на рис. 3-6, но в более крупном масштабе.
выlорp материала экрана. Материал экранов, р.э.60тающн:х в CH.lb-
ных поляк, должен отвечать двум основным требо.в.а.ииям: иметь вы..
СО КУЮ мar:ннтную npошw.аемость и высокую ИНДУКЦИЮ «:KO.'l€'.ы.a> кри-
вой на 1аrНIlЧИВания. ЭТIOII требованиям отвечают I1CpMt'H.:uopbl
сплавы с выпуклой кривой наюаrНИЧIlванни в высокой ИНДУКЦВ€Й Н а-
сыщeпIЯ. Координаты начала «колена:. В.. И Н It оп:реде..'1яют рабочее
значение маrн.иrnоi пронидаемости Jlrpa6== BIt/J!rJi,\. б.1IlIз.кое К зна..
чению flr.max- Д lЯ экраВDИ лучше Bcero подходит су.иерм€ндюр марки
49К2ФА, у Koтoporo В,,==2 Тл, Н,,==25 А/м и fLrpB6==:63 000. Особен-
ностыо ЭТоrо cn.жава ив.ляется БО..lьшая протяженность зоны Релея..
Поэтому в диanа301re H===G+8 А/м мarннтная прониn.aемОС1Ь посто-
янна: 1ILr== Jl-rиач==500.
Маrнитные экраны ВЬШОЛНЯЮТ также и из CIl..'laшl 49К2ФВИ.
имеЮШ:еrо J.[rpa6== (576). l.QЗ.
236
Расчет маенитных систем
[fл.3
3 9]
Реализация тре6уеМО20 распределения поля
237
Примеры расчета. 1. Требуется рассчитать цилиндрический экран
в двух исполнениях: для К == 100 и для К == 1000. Радиус экрана
R..ap==50 мм, длина экрана 1==2 Rиар. В обоих случаях экран выпол
нен из сплава 49К2Ф ВИ с f.lpaCi == 5000.
Расчет: при К==100 параметры 4,5 K/f.lr==0,09 и (4,5/f.lr)2K==
==8.10 5. Из rрафика (см. рис. 3-28) следует, что в этом случае
(dRнар)оди===0,03 И ( /Rиар)дв===0,04. Так как (d/Rиар)оди<
< (А/Rиар)дв, то выrоднее однослойный экран. Толщина экрана d
равняется 0,03 Rиар===0,03.50===1,5 мм. При К==1000 параме1р
4,5 K/f.lr === 0,9. Из rрафика (см. рис. 3 28) следует, что в этом случае
(d/Rиар)одн заведомо больше, чем (d/Rиар)дв, и нужно принять двух-
слойный экран.
3 I ( 4 5 ) 2
По (3-157) находим: ( /Rнар)дв::::: V \ 5.'103 .1000 == 0,093.
Общая толщина экрана d равняется 0,093.50 == 4,65 мм. Одно-
слойный экран имел бы в этом случае относительную толщину
( S '
При продольном направлении поля .....2... )
SCT пр
а при поперечном ( ) 2R H8P 1
SCT ПОП 2 (l + 2R Hap )
) 2R 1J
са (рис. з зо , а при поперечном по формуле m поп ::::: 2 + .
1
,)
лR
нар == R Hap
2лR Н8 Р d 2
R п8р
Д (1 + 2 11 )
в нашем случае 1===2RHap; отсюда
(Sэ/ SСТ)ПР == (Sэ/ SСТ)ПОП == Rпар/2 и m поп == 3.
По кривым рис. 3 29 находим, что и тор ===3. Следовательно,
маrнитное состояние экрана одинаково как при продольном, так и
при поперечном направлении поля, и уравнение линии проницаемости
формы имеет вид:
Bcp/HH8P==J.1o(m I), rде Bcp==-ВSст/Sэ:::::В.2 /Rпар и т==3.
Отсюда Ниар==Вd/Rиарf.lо. Чтобы линия проницаемости формы,
охватывающая весь диапазон изменения индукции, помещалась в
пределах чертежа, масштаб оси абсцисс должен быть достаточно
мелким. При этом линейный участок кривой намаrничивания мате-
риала почти сливается с осью ординат, а кривая намаrничивания
тела с линией проницаемости формы. у супермендюра 49К2ФА
d 2
tiасыщение начинается при В=--= 2 Тл. Отсюда Н пар тах == .
R пэр f.lo
Относительную толщину стенки экрана d/Rиар находим по формуле
(3-156):
d 3 I 4,5К
R == 1 V 1 == 0,0257. Отсюда Ннэртах ==
шр .
2.0,0257
== 4л .10 7 == 40 кА/м.
( d ) 3 I 4 ,5. 1000
------------- == 1 V 1 == 0,536.
R H8P GДИ 5.103
.Отсюда === 26,8 мм. Следовательно, применение двухслойной
конструкции приводит В этом случае к существенному уменьшению
общей толщины и массы экрана.
Для определения толщины отдельных слоев экрана находим
'З I d
(J == V 1 == 0,96 и 1 + (J + а2 == 2,88.
R H8P
Отсюда
0'2
BH == d == 1,49 мм;
1 + (J + а2
(J
п == .& == } ,55 ММ;
1 + а + а2
1
L\П8р==d ==1,61 мм.
1 + (J + 0'2
2. Определить наибольшую напряженность наружноrо ПОля
Н иар тах, допустимую для однослойноrо цилиндрическоrо экрана из
супермендюра 49К2ФА (f.lr == 60 000) при коэффициенте экранирова
ния К == 1000. Соотношение размеров экрана: 1==2Rи.
Предельную напр женность наружноrо поля леrко определить,
рассчитав координаты точки начала «колена» кривой намаrничивания
тела экрана (рис. 3-29), построенной на основании кривой намаrни-
чивания ero вещества. При этом нужно учитывать, что индукция в
стенке экрана В===ВСРSЭ/SСТI rде Вср среднее значение индукции
без учета полости в экране; Sэ ---- площадь поперечноrо сечения эк
рана; SCT площадь поперечноrо сечения стенки. Расчет нужно ве-
сти для TaKoro направления поля относительно оси экрана, при ко-
тором проницаемость т формы экрана наибольшая. При продольном
направлении поля значение тор находят по кривым Томпсона и Мос-
3-9. РЕАЛИЗАЦИЯ ТРЕБУЕМОЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ В РАБОЧЕЯ ЗОНЕ МАrНИТА
Эта проблема возникает при проектировании МНОrих маrнитных
систем. Наиболее важно ее решение, коrда необходимо сначала
определить, а затем реализовать требуемую характеристику распреде-
ления поля, особенно в тех случаях, коrда поле должно быть нерав-
номерным. Поставленная задача будет рассмотрена на примере про-
ектирования маrнитных систем лоrометрических измерительных ме-
ханизмов, для работы которых необходим существенно нелинейный
характер распределения поля.
Лоrометрические механизмы часто используют в приборах для
электрическоrо измерения неэлектрических величин. Из анализа
структурной схемы прибора всеrда можно определить внешнюю xa
рактеристику измерительноrо механизма У == f (а), rде а уrол по
238
Расчет .lШ2ltUТНblХ сucтея
[rл.3
3-9]
Реализация требуем.020 расnpeOе.Аения поля
239
мет у а . Заданио:й считает внешняя харак'Iерастика ыехаиизма
У== (а) (кри АВ). ,.lJ..JU1 пос.ТpoeIlия ОМGЙ харaIтернстики
Q==F(a) нужно задатbCj{ однок из ее орд.ииат, например на ЛhНОЙ
ординатой Qct- Важао КШ'tИ лишь форму 1q)WЮЙ Q==F'('%), Tal( как
ее масштаб blaOЖlЮ uи.'IЪ ТOJIWШ n рас.ч.erа маrВlПИОЙ сис
темы. РаcnOJliOЖ оБIllОТО)( 1 и 2 n O ка ueмe.. Ординату
точки C 1 искомоl кривой, т. е. Р(2у) ==МС 1 , вычсляютT по формуле
Q1/Q2==WI.MCJ(wz' OC Q ) == 1 (V)==LK:
.,
F (2'У) == ------ .OCo'LК. ( 165)
Wl
ПеревОАЯ DОДВ IUUI,.IU ЧЭC'IЬ JJOrOIIerpa п-цнй раз па yroл 2",
этим же способом строп тOЧD C , С з , ..., С..., отсттоцве orr Т010lIИ C
ПРИВJfтай наttaZlЬНyIO, на y....J'IW, IqJзтвые 2у. Ор.авнату .lI'IOOoi из
этих точеи M01lDlO ВIAИUSТЬ по ФОРКУJle :
F (k. ) === W'1 Qa f (..,), (З'v) f (51) ... f f(2k J) 1'J, (3--166)
...
Борота стрелки, а У электрическая величина, на которую реаrиру-
ет изме,итeJIbвый мехакизм приборз, изм:еряющеrо неэлектрическую
величину х. Проектирование полюсной системы маrнита сводится
здесь к послед.овательному решению двух задач:
1. Зная внешнюю характеристику измерительноrо механизма
Y==f(a), найти требуемую характеристику маrнитноrо поля Q==f(a.),
rде Q ==dФ/dа. производная потокосцепления среднеrо витка об-
мотки лоrометра; Ф часть рабочеrо потока, сцепленная с обмоткой.
2. Реализовать требуемую характеристику маrнитноrо поля пу-
тем придания полюсным поверхностям соответствующих очертаний.
При решении первой задачи возможны два основных случая
коrда обмотки лоrометра расположены в разных маrнитных полях и
Kor да они распо.аожеиы в общем маrнитном поле.
!I а.
Рис. .3 33. Мето.. ба3llCJlfП то-
чaL
z
/'
EJ
(Z.
N
Рис. 3-31. ХарактериCТИJCЗ мзr.
НИТВОЙ системы с раздельными
поляки.
Рис. 3-32. Маrвитная система
лоrометра с ИСПОJlЬзованием
по.ая рассе&аия.
1. Обмотки расположены в разных маrвитных полях с характе-
ристиками QI ==11 (а.) и Q2 == (2 (о), rде QI и Qz.... производнне пото-
косцеп..ения 06мOIIПI 1 и 2 (рис. 3-31). Требуется определить вид
этих характеристик, если известна TO.IЬKO внеmн.я характеристика
механизма Y==f(a.).
Из теории лоrометров извеетио. что Y==Q2/Q1. Поэтому, зада-
ваясь произвольно одной из характеристик, например характеристи-
кой Q1 == 11 (а.), строят вторую характеристику по уравнению Q2 ==
== YQf==f(a.)fl(a.). OraoдA АН.8Ю601 ТО'WI А (РJlс. 3-31) Q2==
==AD.AC==AB.
произвoJIьRым выбором формы одной из характеристик часто
ПOJlЬЭyJOтeЯ ... . &OIICТpyкD.ив IdI'8JПВОЙ систеиы JIoro-
lIетра. saраперис1'llUJ( представ.аеННWl8 на рис. 3 31,
об..a.uer .IIOrOМe" (рмс. 3-32). 1IC1I0JIЪ3fJ0IIUI1 Пpoc!'YlO в взroтовле-
нии Мa.rиtI1'ИJIO CllCТeМy сuьaа.вОМе1'ричесжоrо ТJIIIa.. Обмотка 1 здесь
расwшoжева 8 "-чro-pa ВllOМepIIOlI DОЛе. а обмотка 2.... в поле
расоеавия. .
2. ОБМОТU w}J( 8 общем маrвитlIOII DOJIe. ЗаАачу мож-
но решить rрафоаналитвчески по способу 6азвсвых точек, по спосо-
{)у базисвoro учacru 8 скв. 8СПOJlЬЗУJI pa3.IIОжeвJlJl В ряд
Тейлора.
Сnocoб бааиеНbtX f'OIIe (рвс. 3--ЗЗ) прнro при уаОВRИ 2у<СUш,
rде и......... yroJl раствора UlKUbl, а 2v...... fI'OJI раствора об.м:отки ЛоrО-
CS'
а;
Рвс. 34. МеТGД ба3ИСВОro
участка. Общиit случай.
rде k ---- порядковый __ер баэвс1юii '10.....
Соедивu иaiдeвDlе БЭЗJIOUlе 't0Ulil ПJJasJlOi кpII8OЙ,. ПОЛJ'l3IOТ
искомую xa.paктepJIC'IDY Q==F(fZ)_
Способ OO3IICIIНX точек ТaI ТО'Пlee,. -.ем ....е yroa 2у распора
обмO'IОК по cpaвJlalD) с yrJlOII а. раствора fПI[ .Ы. Если же утлы
" 2" и о. близки по ЗJI21IeНIDD, ТО pe3)"JIh'lanl ОкaзнвaJCJl'a lfaIадеж
ными.
Способ баЗUСНО20 участlШ.. ДЛJi ва.хо-дени точных очертаний
характеристики маrllВ'ПlOl'О IЮJI. Q===F a) эадаlOТСЯ начальной ор-
динатой Qo (рис. 3.34), ВbfIIИСЛЯЮТ по форму. (3 158) ординату
Q == F (2"1) c.oCeд1lU базиC1WЙ TC}IUW С]. а с.щ- 11 ИИfilЮ Т llолучеИliJiJle точ-
кв С() И C 1 , ПрОИЗВСJlЫlОЙ JUПI.IIeii, ПрiUiЯ8 ее за баз.исиыii участок ис-
комой Х4LрактеристИIШ.. TorAa. ДЛJI .lWООЙ ТQЧIUI. в с. абсциссай а,
.лежащей на IiСКQ ОЙ крlllВOЙ в.ие б осо Y TЦ вcerдa можно
найти на базисном участи COQ-rIiW.Тс.твующyiO '[ y в' с а6сц.и.сссй
[r л. 3
3 9]
241
Реализация требуемоео распределения поля
240
Расцет маенитных систем
а', отличающейся на величину, кратную 2)', и применить формулу
(3-159). В зависимости от выбора формы базисноrо участка иско-
мая характеристика может получиться либо плавной, либо с из-
ломами. Так, при заданной на рис. 3-34 внешней характеристике
(кривая АВ) выбор прямолинейноrо базисноrо участка дает харак-
теристику с изломами (сплошная линия), а выбор криволинейноrо
базисноrо участка COC 1 дает плавную характеристику (пунктирная
линия). .
Наличие изломов не всеrда является недостатком характерис-
тики м нитноrо поля. Иноrда изломы желательны, так как это
может приводить к упрощению
очертания полюсных наконечни-
ков. Примером может служить
механизм (см. рис. 2-10) с уrлом
раствора шкалы 1200, одинако-
выми обмотками (Wl == W2)' рас-
положенными под уrлом 2)'==600,
и внешней характеристикой У ==
== (60 a;)/(60+a) (рис. 3-35).
Так как Ta характеристика пере-
секает ось абсцисс при а;==+60 0
(Kor да /1 === О) и уходит в беско-
нечность при а==60 0 (коrда /2==
==0), ТО для удобства дальнеЙ-
ших построений в первом квад-
, ранте она изображена на рис. 3-35
по уравнению у== (60 a)/(60+a), а во втором квадранте по урав-
нению I/У== (60+a)/(60 a).
О виде искомой характеристики Q == F (а) можно сделать сле
дующие предварительные заключения: во-первых, она должна пере-
секать ось абсцисс в точке А (a== 900), коrда отношение /1//2==00,
и в точке D (а==+90 0 ), коrда /1/12==0, так как в обеих точках
равновесие лоrометра возможно только при условии Q==O.
BO BTOpЫX, при Wl == W2 ординаты точек В и С, соответствующие
абсциссам и +у, равны между собой, так как при этом положе-
flИИ подвижной части а==О и токи в обмотках равны друr друrу.
Прямолинейный базисный участок удобно расположить между точ-
ками В и С, условно выбрав их ординаты равными единице. После
этоrо для построения остальных участков искомой характеристики
Q==F(a) достаточно сдвинуть правую часть характеристики Y==f(a)
на 300 вправо, а левую на 300 влево. Полученная криволинейная
трапеция ABCD является искомой характеристикой, так как при от-
клонении ПОдвижной части лоrометра на любой уrол а, лежащий в
пределах шкалы, выполняется условие
== F (а + у) == f (а) == f (а).
Qt F (а у) 1
Q
-а А
90 00
JO
30
60
О
Рис. 3 35.
участка.
Метод
Частный
базисноrо
случай.
Способ разложения в ряд Тейлора. Приближенное уравненне
плавной характеристики можно найти, разложив числитель и знаме-
.. Q2 W2 F (а + -у) ..
натель правои части уравнения У == ----- == ----- F ( ) в ряд Теи-
Ql Wl а у
лора. Обрывая ряд на втором члене, получают при W2 == W 1 формулу
F (а) Р' (а)
f (а) == F (а) + v F ' (а) .
(3-168)
Почленное умножение и rруппировка членов приводят к выра-
жению
dF (а)
F (а)
f (а) l'
у и(а) + 1] ,
(3-169)
== ----
проинтеrрировав которое получают формулу
1 [ 5 da ]
1 a2
Q == F (а) == С е --- V --- 1+f(a) ,
(3 170)
rде С постоянная интеrрирования.
Применение этоrо общеrо выражения к рассмотренному выше
частному случаю {(а) == (60 a)/(60+a) дает
Q J... e ---а J /I20v .
(3 171)
.С
Постоянную С находят из начальных условий. При а==О Р(а) ==
1 1
==Qo и С== F (О) =="{i' Отсюда уравнение искомой характеристики
принимает вид:
Q == Qo е---а. а /120у .
(3-172)
Формула (3-172) является приближенной, так как ряд Тейлора
был оборван на втором члене. О степени приближения можно судить
по рис. 3 36, rде пунктиром изображена приближенная характеристи-
ка, вычисленная по формуле (3-172). Если же характеристику Mar-
нитноrо поля выполнить в соответствии с формулой (3-172), то внеш
няя характеристика механизма
(3-167)
/i
Y
/2
Q() е---(а+у)а/120у
Q ---(а---у) 2/120V
ое
(3-173)
== e /y
,
Построенная характеристика имеет резкие изломы в точках В и
С. Однако в применении к полюсной системе (см. рис. 2-1 О) это
лишь упрощает изrотовление наружноrо ПОЛЮСRоrо наконечника, ибо
развертка ero полюсной поверхности должна иметь такие же очер-
тания, как и характеристика маrнитноrо пuля.
изображенная пунктиром, будет заметно отличаться от заданной
внешней характеристики У== (60 a)/(60+a).
Чтобы увеличить степень приближения, нужно взять больше чле
нов ряда Тейлора, но 9ТО значительно усложняет расчетную формулу
и делает ее малоприrодной для анализа.
16 64
242
[Fл.3
3 9]
Реализация требуемоео распредеАения поля
243
Расчеr МJl2н.иTHЫX tште.м
Реализация требуемой характеристики рacnре,млеиия поля
обычно достиrается двумя способами:
1. Изменением высоты h ПOJIюсноrо наконечника при постоянной
длине 1. рабочеro зазора.
2. Изменением длины 'зазора при h == const. Высота цилиндриче-'
CKOro сердеЧНИl{а в обоих случаях остается посттmиоl.
Если образующие полюсных поверхностей сердечника и наконеч-
ников взаимно параллелъны. то индукция Враб практически одина-
кова во всех точках 06раэующеА. При (8 == const рабочее поле
радиально-равномерное, а при
13==var 1l0Jle керавиGllepное,
но направление линий поля в
зоне расположения обмотки
близко 1[ радиальному, так как
линВJI поля практически пер-
пендикулярны к поверхности
серд.еЧВИIia. }J ОЙ ..arпат-
ной системы заранее известны-
ми можно считать основные
размеры ПОJUOсных поверхно-
стей, T е. ДЛJfНУ полюсной ду-
rи СХп и наибольшую высоту
h ПOJIюс.ноrо наконечника.
Независимо от вида по-
JlЮСВОЙ системы пр ир-ащенне
потокосцепления среднеrо вит-
ка обмотки при ее повороте
на yrол da выражается форму
лой
Рис. 3 36. Аналитическое опреде-
ление характеристики поля спосо-
бом ,разложения функции в ряд
Тейлора.
dФ == Враб ha r da.,
(3-174)
4. Строят производную кривую Разуыовскоro (рис. 3-37) для
выбранноro материала маrнита н требуемоrо запаса маrнитной ус-
тойчивости.
5. Проводят луч ОА{ полной проводимости и луч ОА 2 проводи-
мости рассеяния А рас , уrлы наклона которых определяют по форму
лам tg аl == (Араб+Арас)lм/Sм; tg a2==ApaclM/SM и определяют значе
ние отрезка В 1 .
6. Находят значение индукции Враб по формуле Враб==В1SМ/SП.
7. ОпределaJOТ масштаб оси ординат rрафнка Q==F(a) путем
определения значения Qnaаж, соответствующerо значению hmаж:
Qтax == Враб h тax r. (3-176)
8. Определяют значение потока, поступающеrо в сердечник с
боковых rраней полюсноrо наконечника, и в случае надобности
уточняют вид характеристиJUl Q==F(a) с учетом этоrо потока.
П poeICrUp08OJUle nолюсн.oU CUCTe.Albl
второео типа l.==var, h==const. 8
Получение требуемой характеристики
Q == F (а) при [.== var связано с необходи-
мостью ТОЧИOl'о выполнении криволинейных
поверхностей малых размеров, что весьма
заТРУДНИТе4ЬНО в техиолоrическом отноше-
нии. ПОЭТОМУ попюсные системы с lJ) == var
применяют лишь в случаях сочетания ци-
линдрических поверхностей в комбинациях, н
представленных на рис. 2-9, а........-в, и ЗЗ,Азча
сводится не к нахождению зависимости
lз==f(а.), соответствующей требуемой ха-
рактеристике Q==F(a), а к построению Рис. 3-31. Производ-
характеристики Q===F(a) для полюсной ная кривая Разумов-
системы с уже ИЗ,вестной rеометрией. При cKoro.
цилиндрических поверхностях вид функции
Р(а) довольно сильно зависит от значения
эксцентриситета и взаимноrо расположения ценrррв ПОJJЮСНЫХ
дуr. Это позволяет подбирать параметры полюсной системы так, что-
бы по возможности приблизить действllТeЛЬНУЮ характеристику рас-
пределения маrнитноrо поля к ТI!е6уемой.
Расчет характеристики Q==F(a) здесь ведут с помощью постро-
ения картины поля. При ненаСЫЩенном маrнвтопроводе трубки по..
rде Враб индукция в рабочем зазоре; ha JfЛИlf2 активной части
витка; , расстояние между активной частью витка и осью Bp.a
щения.
Отсюда для производной потокосцепления, характеризующей
маrнитное поле, получают:
dФ
Q == d4 == Враб"а ". (3-175)
Прсек:raр(J8(J.IfJU nOАЮСНОЙ СШТe.IIЫ PtI02f} 'ЕШU1 h==var" lз==
const.
1. Если известны длина 1м и площадь поперечноrо сечения SM
маrНИта, из конструктивRНX соображений выбирают значения диа-
метра сердечника dc" дJlИНЫ рабочеrо зазора (а, высоты полюсноrо
наконечника hmаж и уrловой дтmьr ПОJl10CНой дyrи ап.
2. Зная требуемую характеристику маrнитноrо поля Q == F (а),
вычeptlива1al' разаерпу Й noверXlЮCТИ h F(a)" Соа&а.азю-
щую с очертаниями этой uратерисТ1lIПL
3_ Опредe.wuo'l WlОЩадь пomoca Sa И Bbl UIIl',JI-In'l 1lр080.lIВМОСТЬ
GРаб С учетом O эффекта (Быпу чиа НlIg оолs ка JЧJап IЮ.llIOC-
l:ОЙ поверхности).
Рис. 3-38. Трубка поля в нерав-
номерном рабочем промежутке.
1 сердечннк; 2 полюсный наконеч-
ннк.
ля (рис. 3-38) перпендикулярны к сердечнику 1 и полюсному на-
конечнику 2. Индукцию Враб в средней части трубки поля опреде-
ляют по формуле Враб== JlоFп/l т , rде F п маrнитное напряжение
между полюсными поверхностями сердечника и полюсноrо наконеч-
16*
244
Расчет АюениТНblХ систем
[Тл. 3
3-10]
Расчет систем приБОРО8 радиоэлектроники
245
Методика и порядок расчета
rде фм и Ф 3 соответственно маrнитный: поток через нейтральное
сечение маrНИ'Jlа и маrнитный поток через сечение рабочеrо воздуш-
Horo зазора; Bd и Hd индукция И напряженность поля, соответ-
ствующие точке (ВН/2)тах кривой размаrничивания выбранноrо Ma
териала маrнита.
Из за мноrообразия типоразмеров и форм маrнитных систем и V l
полюсных наконечников, а также широкоrо интервала значений по-
лей значения коэффициента (J колеблются в больших пределах да-
же для однотипных конструкций. Поэтому на первом этапе расчета
(J выбирается по аналоrии с существующими или подобными си-
стемами и в дальнейшем корректируется. Для ориентировки в пер-
оом приближении рекомендуется: в роrообразных системах считать
(J лежащей в пределах 8 12, в С-образных системах 16 20, в арми
рованных полюсными наконечниками одно- и двусвязных подковооб-
разных системах 20 40.
3. По вычисленным 1м и 8 м делают предварительный эскиз Mar-
нитной системы и намечают ожидаемые пути рассеяния маrнитноrо
потока. Картина рассеяния строится либо на основании картины
маrнитноrо поля, снятой с подобной системы, либо на основании
имеющеrося опыта. Затем вся цепь разбивается на ряд элементар
ных участков таким образом, чтобы их проводимости достаточно
просто подсчитывались или аналитически по известным формулам
или rрафически. В случае, если проводимость не может быть под-
считана по аналитическим формулам, она определяется приближенно
из соотыошения
ника, lт длина трубки поля. Имея картину поля, находят зависи-
мость lT==/t(a) и, подставив в формулу (3 175) найденные выраже-
I4ИЯ дЛЯ В, получают искомую характеристику маrнитноrо поля
Q == o F п hr
f 1 (а.) (3-117)
3-10. РАСЧЕТ МАrнитных СИСТЕМ
ПРИБОРО8 РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Техническое задание на расчет маrнитных систем приборов ра-
диоэлектроники должно ВКJIючать в себя: длину рабочеrо воздушноrо
зазора б, площадь поперечноrо сечения рабочеrо воздушноrо зазора
8з, или rеометри.ю полюсных наконечников, индукцию стабилизации
(с учетом стабилизации на 2 3 %) в центре воздушноrо зазора ВО,
тип маrнитной системы и ее rабаритные размеры, предельную массу.
Материал маrнита и мзrнитной арматуры в большинстве случа-
ев выбирается исходя из условий работы маrнитной системы, требу.
емых маrнитных и ме.лdнических свойств, существующеrо опыта про-
ектирования и т. д.
1. Определяют расчетные значения индукции Ва и напряжен-
ность маrнитноrо поля в воздушном зазоре:
В з == k з ВО, . (3-178)
rде k3 ---- коэффициент, учитывающий соотношение между индукцией
средней по сечению зазора и в центре воздушноrо зазора. Обычно
k з == 1,05+1,1;
Н В з
З .
f.10
У р . м
Л р == f.10 '
1 ср
rде V p . M объем пространства, занимаемоrо маrнитным потоком
рассеяния; lcp средняя длина линии поля.
Для учета изменения маrнитноrо потенциала по длине маrнита
определяют расчетную rеометрическую проводимость рассеяния Mar-
ниТа' А р . м . Если иметь в виду линейное изменение м. д. с., коэффи-
циент, учитывающий падение м. Д. с., k в большинстве случаев при-
нимается равным 0,5:
(3 183)
Расчет системы
(3-179)
n
Ар. м == k А р . м n.
1
4. Полная rеометрическая ПР080ДИМОСТЬ маrнитной система оп-
ределяется как сумма reометрических проводимостей рабочеrо зазо-
ра, проводимости рассеяния ap aTYpы и. расчетной проводимости
маrнита:
(3-184)
2. Находят основные размеры маrнита длину 1м и площадь
нейтральноrо сечения 8 м :
1 Нз/б .
м Hd '
8 В З <18з .
м Bd '
(3-180)
(3-181)
А == Аз + А р . а + А р . м .
(3 185)
здесь f коэффициент, УЧитываюший падение м. д. с. в маrнитной
арматуре и на стыках. Обычно принимают f == 1,1....;.-1,4; (J коэффи.
циент рассеяния маrнитноro потока:
фм
a
фз j
5. Полная приведенная проводимость системы
1м
Л пр == flo Л 8 м ·
(3-186)
(3-182)
6. Рабочую точку системы находят rрафически как точку пере-
сечения луча, проведенноrо из начала координат под уrлом а ==
== arctg Л пр до пересечения ero с кривой размаrничивания.
246
р IICIfIer 1tIIil2ItlJ.ТНf1tX с иc ""
{Т Л. ,
, 3- JO]
Расчет c&IU . ара6оров ptl.дrшa...exТрОНUКU
241
7. Опредe.l8lOr кoott..IНUп- рабочей ТOЧlOI Н. 11 в,. Jl ера:в ают
их с ИСx.Q ЛlПJanr Hd 11. &.
8. ИНдyu.llSI lIOВ В раОО.еlll заэоре IIo,д.счIllыае:rcя 80 <формуле
BMS M
ВВ == ·
sз(J
Расчет системы
(3- 187)
Наименование !IeJIИЧИН Расчет величин
Расч.етнаsr IПIДУКЦИ. в рабочем
зазоре (3-178)
Расчетнз- н.апряженность поля в
рабочем зазоре (3-179)
Длина маrнита (3-180)
Для маrнита выбираем сплав
типа ЮНДК24 с Hd==33,6 кА/м и
Bd == 0,85 TJI.
Площадь IТOПepelllЮrо JlIИЯ в
нейтрали ( 18'). Принимаем 0'==
==40
При иесовиа 1!O JI) nnQl1] 3НИ'Ч " 88 С 81'I'И1:ПI разме-
ры маrнlJТIlЮl: <'М\..l Ы и.л. (JТ,lteJIЬ1IUX ее узтm кар I!1р)'1ОТСЯ, и
весь расчет 11 ТОМ 1R "tJВТO.PИТCJI.
Точиость 1() мeroдa p!lC'leТa JIeJIDJТ 15 пре до 1D-Io 11 за-
внсит от !t 'Р)' ц'fПI J11 41ADl-пОt п-.
Примеры расчета
1) Расчет и npoe1CТ1lpOВOli1Je D -Dбразн,ыz о д.fШ"' Ч' МlX CJJCТ
, . (ри,с. з-n)
П образ-u UJl 0C8.- 1U 8.8 a a ;NИ
фОр -иpauII И- _л-rnа JIOлеА. Мап.н1'aS .е.. T из
вы.янyroro "" ro м--п .. IIOИOC:EIX .. ...... . Ма:rJIПIТ
может быть __ .... (..О8OalТJIIIII &71. ........ ИИ
П-обра3JllП( COC1' По.-ов oc.БFцые lIar.II1n8 ......1I1О'1а1 из
сплава типа ЮНДК24 или ЮНДК25БА. Полюсные H ..1IA&.. ВН-
полняются из стали марки Э (ч.мТУ-I-84 67) или пермендюра 50КФ.
llз == 1, fJб...450 == 470 мТ л
Нз == 378. кА/м
l1.lll ==.
378..2, 7.1 ,1
33,6
== 33 см
47&4, 15 .4() 96 см3
SM 850
Расчет rеометрич с их ПРОВОАимос ей
п роводимостъ ВQ3ДУШНО1'0 зазо-
ра Аз Про8QJ8(lIIOC.'В МeжJl..У па..
раллельными кольцевыми плоско-
стями, обрaDl.ellliывB друr к дру-
ry (с учетом вып.учиваmш 'IOOьк:о
у внешнеrо ребра кольца):
л [( D + i )2 d2]
Аз ==
Техническое задаННе
Длина воздymноrо зазора '!7 101_
ИцyD.ll8 В .ш,е ....,. .д.-=450 .Т..
rat)a:pJmIIE ра--,.. lIe боаее 250)( 110)(170 ...
!qeдельвu 1daa:a беа E O. 22 1<r.
4б
СН G W
Проводимо.сть Мр.&. между бо-
I(ОВЫЫИ поверХВОСТИWI цилиндров,
обращенных торцами дрyr к др у-
ry, рассчитывается по формулам
А p..Jl1L == 1 + 2, 1 W
.. r In [ I + 2 1 + V :+ 1'3 ]
си
6
5
..
,j
2
1
О
l
.6
:z
.. о)
или построeшlЬDI по ним номо-
rpaMMaM и rрафикам (рис. 3 39)
а)
Рис. 3-39. rрафики и номо.rpаммз д.т. расчета проводимости.
а rрафп .завш:амОСI'JI a W от JI.,IWI.IliIl YU:CToК.a J JI pacc .еж.
l1У ТОРЦВМИ ЦИЛ1ПlДрmr, 6 --- flОJ80rраJП1f3 для О ДeJreНtrЯ R1'О Вод,иRП,A;ln между
боковыми ПDвE!IIКВОсТ.... 1IJIтRiДprJВ, щевН1П T J[ .JIPYl"J (6---
. cawn:ae:rpa&J.
Проводимости А Р ' а2 и А р . аз опре-
деляются аналоrично проводимо-
сти А р . а.
Аа==
З.14[{2.но.ЗО7 )2
-+
4Х
1.22]
n 7 _ ==.1,68 см
X . .
....
Wi == 1; Ар.а! == 2,59 см
W 2 == 1,27; А р . а2 == 3,2 см
w. =:::; 1,85,; AJU3 == 4.3 см
248
Расчет маенитных систем
3-10]
Расчет систем приборов радиоэлектроники
249
[rл.3
Продолжение
Наименоваиве велнчин
Наименованне велнчин
Расчет величин
Продолжение
Расчет вели чин
Проводимость между боковыми
rранями А Р . а4 ПРОВОДИМОС'ть
между поверхностями, лежащими
в одной плоскости, удваивается,
так как имеется такая же прово-
димость между противоположны-
ми rранями (табл. 3-4, 111, 2а)
А р . а ..== gb
Проводимости A p . as и А р . а 6 оп-
ределяются аналоrично проводи-
мости А Р . а4
Проводимость А р . а7 между па-
раллельными rранями, обращен-
ными в противоположные сторо-
ны: .
п == 2Ы6; т == 2с + 6/6
А р . а7 == ga
Проводимость между торцами
цилиндров А р . аз ---- ПРОВОДИМQСТЬ
между двумя диска ми без учет а
выпучивания
Проводимость между кольцевы-
ми плоскостями А р . 89 И Л р . а1о оп-
ределяется аналоrично проводимо-
сти Аз, но без учета выпучивания
Общая проводимость рассеяния
полюсных наконечников
А р . а == A p . al + .. . + Л Р . а10
Проводимость участка маrнита
1 определяется как проводимость
дуrи по формуле
A p . Mi == 0,785р+ 0,318р,
rде р ---- пери метр нейтральноrо ce
чения; р ---- средний радиус дуrи
Участок 11 заменяется равнове-
ликими па раллелепипеда ми
2.4,2+5,3 .
т == 5 3 == 2,59
,
g == 0,33
А Р . а4 == 2.0,33.5 == 3,3 см
Проводимость А Р . М2 между па-
раллельными плоскостями, обра
щенными друr к друrу
Проводимость А р . мз определяет
ся аналоrично проводимости А Р . а4
т == 2,59; g == 0,33
A p . as == 0,33.6,6 == 2,18 см;
g == 0,259
А р . ав == 0,259.6,6 == 1,7 см
2.5
п == == 1 89'
5,3 "
т == 2,59; g == о , 168
А р . а7 == 0,168.6,6 == 1,11 см
3. 14. 1 ,22
А р . ав == 0,4 см
4.2,7
Проводимость А р . м .. определяет-
ся аналоrично проводимости А р .а7
Расчетная проводимость рассея-
ния маrнита
А р . м == 0,5 (Ap.Mi + .,. + А р . м4 )
Полная rеометрическая прово-
димость
А ::2: Аз + А р . а + А Р.М
Полная приведенная проводи-
м ость
3, 14 (3,62 ---- 2,42)
А р.ае ==
4.3,5
----: 1 , 1 7 см
3 , 14 (5, 82 3 , 62)
A p . ato ==
4.4,5
== 3,65 см
А р . а == 2,59 + 3,2 + 4,3 +
+ 3,3 + 2,18 + 1,7 + 1,11 +
+ о ,4 + 1 , 17 + 3,65 == 23,8 см
А р . м ! == 0,785.44 + 0,318.3 ==
== 36 см
/м
А пр == J.1 0 A
3м
Напряженность поля в нейтраль-
ном сечении и индукция в нейт-
ральном сечении находятся как
координаты точки пересечения
rtрямой А с кривой размаrничива-
пия (рис. 3 39. е)
Расчетная индукция в зазоре
( -178)
Рабочая индукция в центре за-
зора
Масса рассчитанной маrнитной
системы
8.11
Ap.M2== ==11,8 см
,
т == 2; g == 0,423
А р . мз == 2.0,423.8 == 6,76 см
п == 1 .33; т == 2; g == о , 15
А р . М4 == 2.0,15.8 == 2,4 см
А р . м == 0,5 (36 + 11,8 +
+ 6, 74 + 2 ,4) == 28,48 см
А == 1,68 + 23,8 + 28,48 ==
== 53,86 см
33
А пр == to -------- . 53 ,86 ==
96
== 18,2110' rH/M
НМ == 37,6 кА/м;
Б м == 860 мТл
47.33
Б з == == 520 мТл
2,7.1,1
520
Во == == 470 мТл
1 , 1
22 Kr
250
[rл.3
f 3--10]
Расчет систеАС прuборов радиО3АetCтроники
251
Расчет .lCа2нитны.х систем
Действующей ДЛИНОЙ В двусвязпой системе является длина
одпоro маrнита; площадью нейтрапъпorо сечения площадь сече
вия по нейтрали двух маmитов. Так как маrпиты соединены парал
лельно, то при подсчете полной проводимости системы расчетная про-
водимость удваивается и к вей првбавJlЯЮJ'CJJ проводимости нако-
нечников и воздушноrо зазора.
86
2.7
&
4- +-
55 55 б)
а)
80
J,
/'
А V
.
J !\
I 1 \
f I \
\
i
I \
I \
Н I \
rc Тл
10000 O
;2?
C:\J
8/11
6,.,
60/JO IU
IНJQO 44-
2000 0,2
а)
3 Н /11 'НJO 200
I I . I I I r I
H/II,KA/M.12 2ч 16 8 О
о о
z)
Рис. 3 40. К расчету п-образныx односвязных маrнитuыx систем.
а эсквз маrнитноА свстемы; 6 --- эсквз полюсных lIаконечников; в схема
путей рассеяния матннтното потока в односвязной свстеме; 2 --- кривая раз-
кьrиичввания сплава 'Iипа ЮНДК24.
2) Расчет u nроектuрование Л-образнbu деусвязн.ы.х JU12IШтныz систем
(рас. 3--41) ,
П-образная двусвязная система предназна1lепа ДЛЯ фОРlПIpова-
ния сильных маrнитных полей. Маrнитная цепь системы состоит из
двух параллельио соединенных П-образных маrнитов, замкнутых по-
люсвыки наконечниками и рабатающu на общий ВОЭДУШВНЙ зазор.
П образная двусвязная маrнитная система применяется в ДВУХ слу
чаях:
а) коrда требуется, чтобы поле было однородным и симметрич-
ным относительно продольной оси зазора;
б) коrда площаДь сечения нейтрали велика по отношению.К ПJlо-
щади сечения полюса, вследствие чеrо в односвязной системе невоз-
можно обеспечить равномерное распределение индукции по длине
маrнита.
Маrнит может быть подковообразным (монолитным или разрез-
ным) и П обраэным составным.
z,.1
8?
rc
Тл
""
/ ""
/
I j
* ,....
JI \
I I \
I \
11 \
11 \
11 \
11 \
\
10 f}(JfJ 1,0
4м
8000 0,8
6000 0,5
*000 о, ч
2000 0,2
о
!f,з fI,t, +00 200 О
I J J J J I I I
}fM кAJI'1 32 2'f 15 8 О а)
Рис. 3-41. К расчету П-образных двусвязных маrнитнblX систем.
а --- эскиз подковообразной маrнитноА системы; 6 --- схема путей рассеяния
маrнитноrо потока в двусвязной системе; в эскиз полюсных наконечников;
2 кривая размаrничивання сплава типа ЮНДI<24.
252
Расчет маенитных систем
[ r А. 3
3 10]
Расчет систем приборов радиоэлектроники
253
Подковообразные маrниты выполняются из сплава типа
ЮНДК24, а составные П образные из ЮНДК25БА или ЮНДК25А.
Полюсные наконечники выполняются из стали Э (ЧМ ТУ -1-84-67)
или пермендюра 50КФ.
Техническое задание
Длина воздушноrо зазора б 41 мм.
Индукция в центре зазора Bo 230 мТл.
rабаритные размеры не более 100Х200Х350 мм.
Предельная масса системы без наконечников 19 Kr.
Расчет системы
Продолжение
Наименование величин
РасчеТ велИчин
Проводимость А р . аз между коль-
цевыми поверхностями наконечни-
ков вычисляется аналоrично A p . al
Проводимость А р . а .. вычисляет-
ся аналоrично проводимости А Р . а 2
Наименование величин
Расчет величин
Проводимость Л р . а5 между па-
раллельными rранями «башмаков:.,
лежащих в одной плоскости. П ро-
водимость удваивается, так как
имеет место аналоrичная прово
димость между противоположны-
ми rранями (табл. 3-4, 111, 2а):
А р . а !> == gb
Проводимость Ар.&б между плос-
костями наконечников, обращен-
ных в противоположные стороны:
А р . Э6 == 2gb
Расчетная индукция в рабочем
зазоре (3-178)
Расчетная напряженность поля
в рабочем зазоре (3-179)
Длина MarHHTa (3-180). Для
маrнита выбираем сплав типа
ЮНДК24 с Hd 37,6 кА/м и
Bd 0,76 Тл
Площадь нейтральноrо сечения
маrнита (3-181). Выбираем О' зо
Расчет rеометрических
Проводимость воздушноrо за о-
ра проводимость между па рал-
oI1ельными дисками, обращенными
друr к друrу:
( () '2
1td+k )
Аз ==
46
Проводимость О Р . а2 между ци-
линдрическими поверхностями на-
конечников определяется по rpa-
фикам (рис. 3 40)
Проводимость G p . al между ко-
НУСIIЫМИ поверхностями наконеч-
НИI{ов вычисляется как проводи-
мость между параллельными коль-
цевыми плоскостями, обращенны-
ми друr к друrу:
1t (D2 d 2 )
А р . а1 == 46
В з == 1,05.230 == 242 мТл
Нз == 193 кА/м
1 193 . 4 , 1 . 1 , 15
м == == 24 см
37,6
s 242.6,56.30 == 64 см2
м 750
проводимостей
З, 14 ( з,2 + 0,307 ) ' 2
А З,14
з 4.4 1
,
==2,48 см
Общая проводимость рассеяния
наконечников
А р . а == А р . а1 + ... + А р . а6
Проводимость участка 1 маrни-
та A p . Ml определяется как прово-
димость дуrи:
6 р . М1 == О, 785р + О, 318р,
rде р ---- периметр нейтра.1ьноrо се-
чения; р средний радиус дуrи
Участок 11 маrнита заменяется
равновеликими параллелепипеда-
ми. А Р . М 2 проводимость между
параллельными П,,10СКОСТЯМИ Mar-
нита, обращенными друr к друrу
с учетом выпучивания линий поля
по размеру 6,5 см:
a(b+k+)
А р . М2 == б
При ,== 2 , 7 см, 1 == 0,5 см,
6 == 5,9 см,
W == 1 ,87О р . а2 == 4,83 см
3, 14 (5,42 ---- З, 22)
AP.al ==
4,5'
== 2 ,98 см
3 , 14 (5, 92 5,42)
А р . аз == 4.7
== 1,1 см
При ,== 2 , 95 С\1,
1 =-= О , 9 см б == 7 см,
W == 1,77, А р.а4 === 4,62 см
2.2,6 + 8,8
т == == 1,59; g==0,3
8,8
2А р . а & == 3,48 см
т == . 2,6 + 8,8 == 1 59
8,8 '
5
n == ----- == 0,57; g == 0,1
8,8
Ар. а6 == 2 . О, 1 . 5 , 8 == 1, 16 см
А р . а == 2,98 + 4,83 + 1, 1 +
+4,62+3,48+1,16==18,17 см
А р . м ! == 0,785 .24 +
+ о ,318 .6 ,3 == 20,8 см
( 8,8 )
4,5 6'5+0,307--------
3,14
А р . М2 == 8 8
,
==3,76
254
PtJC'IeТ иTНЫX cиcreA
[r л. 3
I 3-10] .
Расчет CUCTeAL прuБОРО8 радиоэлектроники
255
Продолжение
j) Расчет Ф-образной JШ2Н.и7НОй системы (рис. 3 42)
Наименование величин
Расчет величин
Техническое задание
Проводимость А р . из вычисляет-
ся аналоrично проводимости А Р . а5
П РОВОДlПfОСТЬ А р . М4 ВЫЧИCJIяется
аналоrично ПРОDОДИМОСТН А Р . а6
Расчетная ПРОВОДИМОСТЬ рассея-
ния маrнита:
А р . м == k (Ap.Mi + А р . М2 +
+ А р . м . + А р . м4 )
Полная rеометрическая проводи-
мость
. А == Аз + А р . а + 2Л р . м
Полная приведевная проводи-
мость (рис. 3-41, е)
'м
А == А пр == ....0 G -----
S..
Напряженность поля в нейт-
ральном сечении (рис. 3-41, е)
Индукция в нейтральном сече-
нии (рис. 3-41, е) .
Расчетная индукп.ня в зазоре
(3-178)
Рабочая индукция в зазоре
Масса рассчитанвой системы
15,2
т== 88 == 1,73; g == 0,36;
,
2Ар... == 2 .0,35-4,5 == 3,15 см
Длина воздушноro зазора В==8 мм.
Индукция в центре зазора Во==460 мТл.
rабариты не более БОХБОХ140 мм.
Предельная масса 'ез наконечников 0,8 Kr.
т == 1.73;
6,5 \
n == 8,8 == 0,74; g == О, 12;
Ap.IU == 2.0,12.4,5 == 1,08 см
.л р . к == 0,5 (20 18 + З, 76 +
+3,15+1,(8)::: 14,4 см
А == 2,48 +18, 17 + 28,8 =-
== 49,45 см
Аар == l.to.O,375.49,45 ==18,5 rH
10'1-
а)
Вм == 38,4 кА/М
В К == 870 мТ л
4ВО.24
В з == 4,1.1,15 == 244 ыТл
244
В == -------- == 2з3 мТ л
о 1,05
6 2.
"6
..:t-
-е.
-е.
в T/f
rc
tJOOO 1,0
8,.,
0.00 О. 8
..JI' ,....
i------ А 7
h 7
u' -- --
11\
, 8
1; 1\ !i
J 11 ,
1'1 \
[ I "
I \ !..
I !oi'
\
1 "
'000 0.5
'rOОD О. "
1JO/J 0,2
О'
Н,э 600 H",I,OO 200 О
" . .. 1. I
Нп,кА/11 J2 2'1 15 8 О е)
14 Kr
Рис. 3-42. К расчету Ф-образных маrпиmых систем.
а... эскиз Ф-образной иаrнитной системы; 6 эскиз полюсных наи,uнечников:
в... схема путей рассеяния маrнитноrо потока в Ф-образной системе; 2... кри-
вая размаrничивания сплава типа ЮНДК24.
256
Расчет ма2нитных систем
[['л. 3
Расчет системы
Навменование величин
Расчет величии
Расчетная индукция в рабочем
зазоре (3-178) .
Расчетная напряженность поля
в рабочем зазоре (3-179)
Длина маrниТа (3-180). Для
маrнита выбираем сплав типа
ЮНДI(24:
Hd == 37,5 кА/м, Bd == 0,774 Тл
Площадь нейтральноrо сечения
маrнита по (3-181), (J выбираем
равным 15
Расчет rеометрических
Проводимость воздушноrо зазо-
ра проводимость между парал-
JIельными дисками, обращенными
друr к друrу. Уменьшение прово-
димости за счет отверстий не учи-
тывается (см. предыдущий при-
мер)
Проводимость Ар.. между кони-
ческими поверхностями наконечни-
ков вычисляется как Проводимость
между боковыми поверхностями
цилиндров, обращенных торцами
друr к друrу; при этом боковая
поверхность цилиндра берется
равной боковой поверхности кону-
са. Расчет п? rрафикам (рис. 3-40)
Проводимость А Р . а2 вычисляется
аналоrично Проводимости А Р . а1
Проводимость А р . аз вычисляется
анаЛОrично проводимости Аз, но
без учета выпучивания линий по-
ля
В з == 1,05.460 == 485 мТл
Нз == 388 кА/м
З88.0 8.1 2
1 " == 10 см
м 37 5
,
388.1 5.15
S ' == 12 см 2
м 744
проводи мостей
3,14 ( 0 ,8 + 0,307 0,8 ) 2
3,14
А==
4.0,8
== О , 75 см
При r == 0,65 см, 1 == 0,6 см,
б == 0,8 c'vl,
W ==0,975 А р . а! == 2,64 см
При r == 1,25 см, 1 == 0,2 м,
б== 1,9 см,
W == О, 44;\р.а2 == 1 , 1 см
3,14.2,51
Ар. аз == 4 . 1 ,9 == 2,58 см
8 10)
Расчет систем приБОРО8 радиоэлектроники
257
Продолжение
Наименование величин
Расчет величин
ая проводимость рассеяния
ПОЛfOCНых наконечников
А р . а .:.... А р . а1 + A p . az + А р . аз
Проводимость участка 1 маrни-
та оореде.'1яется как проводимость
дуrи
А Р . М1 == О, 785р + 0,318р,
[Де р --- периметр дуrи: р --- сред-
ниА радиус дуrи
Проводимость между кониче-
скими. поверхностями полюсов
маrнитов вычисляется как прово-
ДИ мость с боковых поверхностеЛ:
цилиндров, обращенных торцами
друr к друrу, при этом коническая
поверхность заменяется равнове-
ликой ей цилиндрической поверх-
ностью. В расчет одной подковы
входит половина этой проводимо-
сти (см. rрафик и HOMorpaMMY
рис. 3-40)
Проводимость А р . мз между По-
верхностями маrнита, лежащими
в одной Плоскости. Эта проводи-
мость имеет место также между
плоскостями на противоположной
стороне маrнита, поэтому она
удваивается
Проводимость А р . М4 между плос-
костями маrнита, обращенными в
противоположные стороны
Расчетная проводимость рассея-
ния подковы
А р . м == k (А р . М1 + A p . Mz +
+ А р . мз + А р . м4 )
По.'шая rеометрическая прово-
димость
А == Аз + p.a + А р . м
1 7 64
А р . а == 2,64 + 1 ,1 +
+ 2,58 == 6,36 см
А Р . М1 == 0,785.12,4 + 0,318 Х
Х 2,8 == 10,6 см
При r == 1 , 77 см, 1 == 0,5 см,
б == 3,7 см,
W == 1,06 A p . Mz ==
== 2 , 72: 2 .;:: 1, 36 см
5,2
т == 3,4 == 1,53; g == 0,3
2А р . мз == 2.0,3.2,75 == 1,35 см
5,2
т == 3,4 == 1,53; п == 1 , 1;
g == О, 155
Ар.м. == 2. О, 155.2,25 == 0,7 см
А р . м == 0,5 (10,6 + 1,36 +
+ 1 ,35 + О , 7) == 6, 94 см
А == О, 75 + 6,33 + 14, 16 ==
== 20,96 см
258
Расчет AUUHUmЬlX систеАС
[ r А. 3
f 10]
Расчет систем приборов радиоэлектроники
259
t;l
.,
'fU
GP.IIJ
2) ',..
',.116
, Рис. 3-43. К расчету двусвязноА: составной маrнитноА: систеlfьt.
а... эскиз двусвязной иаrНlN'ноА системы; б --- эскиз полюсных на конеЧ1lJl,сов.
.... схема путей рассеяния маrнитноrо потока: 2... крввая размаrнвчиаания
сплава типа ЮНДК25БА.
п родОАжение
. .
НaвIIеиование величин
Расчет Величин
Полная приведенная проводи -
м ость
Лпр == JLо.0,8ЗЗ.20,96 ==
== 17,5JLo rH
lи
Лпр == ....0 А Sи
22"
Напряженность поля в нейт-
ральном сечении
Ни == 38,4 кА/м
ИНДУlЩия в нейтральном сече-
нии
ВМ == 860 мТл
Расчетная индукция в рабочем
зазоре
48.10
В з == == 500 мТл
0,8.1,2
Индукция в центре зазора
500
В ==.............. == 470 м Т л
о 1,05
Масса рассчитанной маrнитной си-
стемы
0,75 Kr
) Расчет и проектирование составных .маенитных систеАа (рис. 3 43)
Маrнитная цепь составной системы состоит из прямых маrнитов
из сплава с направленной кристаллизацией.
Маrниты сопряrаются между собой при помощи призматических
переходников из стали ЧМТУ -1-84-67 или непосредственным контак-
том под уrлом, отличным от 900 (рекомендуемые yrJIы сопряжения
45 и 1350).
. 16
...
5
б)
8. ТА
rc
2
а)
...J.... J...--
f 1---"" 10"""
,.....
f-o-- --
/1
. \
\.
\
I \
I \
\
!\
'\
0.2
О
8,
15'000 1, О '
8000 0.8
6000 0.6
If 000 0,"
2000
н. э Н"" 500 '100 200
;',.,, A/ I ю J2 24 16 6 О
Расчет системы
Техническое задание
Наименование велИЧИii
Расчет веЛIIЧИН
Длина воздушноrо зазора 16 мм.
Индукция в центре воздушноrо зазора Во==500 мТл.
rабариты не более 70Х55Х160 мм.
Предельная масса 6 кr.
Расчетная индукция в рабочем
I18зоре (3-178)
Расчетная напряженность поля
рабочем зазо ре (3-179)
17.
В З == 1,05.500 с%: 525 мТл
Нз == 420 кА/М
[r л. 3
: ,,'
.:
'.' :j.l0 ]
, :::-:.
:' .
Расчет систем приборов радиоэлектроники
261
260
_ Расчет MlUHUTHblX систе.м
;;.... с
Продолжение
-
-
Наименованве величин
Расчет величин
Наименование величин
Продолжение
Расчет веЛИЧI:IН
Расчет rеометрических проводимостей
А; ==
3,14(0,95 + 0,30 7 ;:;J
3,14.0,72
4.1,6
== 0,35 см
2.0,3+1,6
1 , 4;g==O ,25
1,6
л' == 0,25.3, 14. О , 7 == 0,55 см
Аз == 0,35 + 0,55 == 0,9 см
Длина маrнита (3-180). Для
маrнита выбираем сплав типа
ЮНДК25БА с Н d == 54,4 кА/м И
Bd== 1,04 Тл
Площадь поперечноrо сечения в
неАтрали (3-181). Выбираем <7==20
Проводимость воздушноrо зазо-
ра Аз складывается из двух про-
,
водимостей: Аз проводимость
между кольцевыми плоскостями,
обращенными друr к друrу. Рас-
считывается аналоrично примеру
Мl
А ; ---- проводимость потока с
внутренней поверхности отверстия
в наконеЧНl{ках. Она определяется
как проводимость между поверх-
ностями, лежащими в одной плос-
кости (табл. 3-4, 111, 2а):
t п
Аз == Аз + Аз
A p . al проводимость между
плоскостями, наклоненными друr
к друrу под yrлом (конические
поверхности развернули и замени-
JlH плоскостями, наклоненными
Apyr к друrу) (табл. 3-4, 11, 3а),
rAe b==1td cp
А р . а2 проводимость ldежду na-
раллельными кольцевыми плоско-
стями, обращенными друr к дру-
{'у. Расчет аналоrичен примеру
Мl
420.1,6.1,25 5 б
1м == == 1 , см
54.4
- Ар_аз проводимость между бо-
ковыми поверхностями цилиндров,
обращенных торцами друr к дру-
ry. Расчет по rрафику и HOMorpaM-
Ме рис. 3-40 аналоrично примеру
1(2 1
А р . а4 .... проводимость, аналоrич-
иая проводимости А Р . а 2
525.0 5.20
S == ' == 42 см 2
м 1040
. A p . as проводимость, аналоrич-
ная про-водимости А р . аз
т==
А Р . 86 проводимость между па-
раллельными плоскостями, обра-
щенными в противоположные сто-
роны (Kpyr заменяем равновели-
'. ким по площади квадратом)
2
е == ----- л; '1 == 0,9 см;
3
А р . а7 проводимость между na-
раллельными плоскостями «баш-
маков:., обращенными друr к
друrу (см. пример Н2 1)
'2 == 1,5 см
3 1 1 ,5
g == 2 ---; .2,3 19 0,9 == 0,24
d cp :> 1,22 см;
А р . а1 ==0,24.3,14.1.22 1 см
А р . а2 ==
з,14( 2,0+0,307 з2: У
n. 1 .5'
4.2,6
== 0,85 см
. А р . ав проводимость между по-
верхностями, лежащими в одной
плоскости. Плоскость «башмака:.
, заменяем равновеликим по площа-
ди прямоуrольником (табл. 3-4,
111, 2а). Общая проводимость рас-
сеяния полюсных накоuечников и
«башмаков:.
А р . а == .лР.аi + ... + 2Ар.ав
l==0,3 см;,== 1,0'сщ
l) == 2,6 см;
W == 0,45 см; А р . аз == 1,5 см
А р . 8 4 ==
з.14 [( 2,5+0,30 7з,2 ) 2
3,14
..:. 2 , О' ]
4.3,2
== 1 , 37 см
1 == 0,2 см; , == 1 , 4 см;
6==3,2 см;
W==I,4.0,3==0.42, Л р . аБ ==1,Осм
2,5.2 + 3,4
т== ==2 5
3,4 '
2,48
n == == о 73' g == о 1
3,4 " ,
А р . ае == 2.0.,1.2.48 ==0,5 см
А р . а ? ==
з,14- ( з,8+0,307 3'6 ) 2
3,14
1 ,42
3,6
== 2,2 см
1 ,85.2 + 3, 6
т == 3 6 2,0; g==0,4
,
А р . ав == 0,4. 3,4 == 1 ,36 см
А р . а == 1 + 0,85 + 1,5 + 1,.37+
+ 1 + 0,5+2,2+2.1,36== 11 см
. '"
i:
.'
,',А.
, ,......
262
Расчет JiЮ2ниТНblХ систея
[r А. 3
"i :lO]
.... r
Расчет систе.м приборов радUOЭАе1Ctронu/(u
263
п родол:жение
Навмеиоsuве вел ичии
Расчет величии
'-:.
А(аrнит разбивается на участки
1....111. Участки I I и III III за-
меняются равновеликими паралле-
..епипедамн. Проводимость Ар...
определяется как проводимость
между параллелыlмии плоскостя-
ми, обращенными друr к друrу.
Выпучивание силовых линий учи-
тываем по одному размеру
Ар. М2 проводимость между по-
верхностями, лежащими в одной
плоскости (табл. 3-4, 111, 2а)
Ар. мз проводимость между по-
верхностями, обращенными в про-
тивоположные стороны (3-185)
А Р . М4 проводимость
маrнита
caMoro
Полная rеометрическая прово-
димость маrнитов (учитывается,
что система двусвязная)
A ... == 2 ( .Ml + 2А р . м2 +
+ J\p.MI + Ap.lli)
Проводимость A p .. s О!lределяет-
ся аНaflоrично проводимости Ар. М2
п родОАЖенuе
Наименование ВелИЧИН
Расче'Р величин
А р . М1 ==
( 3,6 )
6 5,4+0,307
3,6
. Проводимость А р . Мб определяет-
ся аналоrично проводимости А Р . Мб
9,6 см
Проводимость А Р ,М7 определяет-
ся аналоrично проводимости А р . из
2,6.2 + 3,6
т == 3 6 ==2,44;
,
g == 0,5
А р . м2 ==0,5.6==3 см
Полная проводимость
А;.м == 2А р . М5 + А р . Мб + А р ,м7
т == 2,44;
n == 5,4 == 1,5; g == О, 152
3,6
А р . мз ::;:: 2. 0,152.6 == 1 ,82 см
Расчетная проводимость рассея-
ния маrнитов и переходников
А р . м == k (A .M + A .м)
Полная rеометрическая проводи-
мость системы
А == А р.м + А р . а + Аз
Периметр, по которому опре-
деляется проводимость,
р == 2.3,5 + 6 == 13 см
2
А р . М4 == 3 14 Р == 8,3 см
,
Полная приведенная проводи-
мость системы (рис. 3 43, е)
/м
Лпр == J.LO А S..
Напряженность поля в нейт-
ральном сечении
И ндукция в нейтральном сече-
иии
A .M == 2 (9,6 + 2.3,0 + 1,82 +
+ 8,3) == 51 ,44 см
Расчетная индукция в зазоре
2,6.2 + 3,6 == 2 «.
т 3,6 ' ,
g == 0,28
А р . М5 == 0,28.3,5 == 0,98 см
Рабочая индукция в зазоре
h\acca рассчитанной маrнитноА
системы
т == 2,45; g == 0,28;
А р . мв == 0,28.6 == 1,68 см
т == 2,45;
6
n == 36 == 1;67; g == 0,16
,
А р . М7 == 2.0,16.3,5 == 1,12 см
А;.м == 2.0,98 + 1,68 +
+ 1 ,12 == 4,76 см
А р . м == 0,5 (51 ,« + 4,76) ==
== 28, О см
А==28+11+0,9==40 см
А пр == J.Lo.0,372.4 ,0 == 14,5 ru
им == 52 кА!м
ВМ == 1040 мТл
65.15,6
В з == 16.125 ==530 мТл
, ,
530
В == -------- == 505 Mr л
о 1 , 05
5,5 Kr
264
'"
(...
Расчет Ma HиTHЫX систем
[Т Л. /J
"1 3 JO]
Расчет систем приборов радиоэлектроники
265
S)Расче'1 и проектирование трубчатой маенитной системы.
с внутренними полюсны.ми наконечниками (рис. 344)
Расчет системы
Наименование величин
Расчет величин
Трубчатые маrнитные системы предназначаются для создания
ильны:х маrнитн х полей в малых зазорах. Маrниты ВЫПОЛНS1ются
З сплава со столбчатой структурой. Система отличается компакт-
ностью и применяется в тех случаях, коrда оrpаничены rабариты.
Техническое задание
Расчетная индукция в рабочем
зазоре (3-178)
Расчетная напряженность поля
_ в рабочем зазоре (3-179)
Длина маrнита (3 180). Для
маrнита выбираем сплав типа
ЮНДК35Т5 с Hd==94,4 кА/м и
B d ==0,73 Т
Длина воздуmноrо зазора б==5 мм.
Индукция в центре зазора Во==550 мТл.
rабаритные размеры Не более 45Х 45Х35 мм.
Предельная масса без наконечников 0.15 Kr.
А
.
Плоrцадь поперечноrо сечения
маrнита в нейтрали (3-181). (J вы-
бираем равным 38
А"А
В з == 1,05.550 == 578 мТл
Нз == 462 кА/М
1 462.0,5.1.35
м == == 3,3 с.\!
94,4
s 578.0,212.38
м 730 6.4 см
Расчет rеометрических проводимостей
Проводимость воздушноrо зазо-
ра .... проводнмость между парал-
Jlепьными дисками, обраrценными
друr к дрyrу. Проводимость А Р . а1
между коническими поверхностя-
ми наконечников вычисляется как.
проводимость с боковых поверх-
ностей равновеликих им цилинд-
ров, обраrценных торцами друr к
друrу. .Расчет по rрафику и номо-
rpaMMe (рис. 3-40)
-
G p . 1tr 2
"... "... 11"'"
"8Gf7 -' i-"""
......... -" -- --- -..
.. ....
/ I
) "
I I .......,
J "
I I i'....
: ..........
I i ........
8 ТА
ас
8000 0,8
дм
6000 0,6
*000
Проводимость А р . а2 между коль-
цевыми поверхностями, обраrцен-
выми друr к друrу без учета вы-
пучивания
2000
Проводимость А р . аз определяет-
ся аналоrично проводимости А Р . а1
Н,Э 1'100 #",1000 800 500 400 200 О
# 11 : К А / ;' 96 I 8 0 I 5 I " 8 I 3 2 1 6 о а)
Рис. 3-44. К расчету трубчатой маrнитноА системы с внутренними
полюсными наконечниками.
€!- эскнз ..трубчатой. маrнитиоА системы; 6 эскиз полюсных наконечнн-
ков; в схема путей рассеяния маrнитноrо потока в СТj!убчатоА:. системе;
е кривая размаrничивания сплава типа ЮНДК35Т5.
Проводимость А р . а . меж){у по-
верхностями крышек наконечни-
ков, лежаrцих в одной плоскости
(табл. 3-4, 111, 2а)
Аз ==
3.14 ( 0,52 + 0,307 0,5 ) 2
3,14
==
4.0,5
== 0,51 см
2, == 0,87 см; б == 0,5 см;
1 == О 55 СМ'
'
w == 0,792; А р . а1 == 2,24 см
D == 1,6 см; d == 1,25 см;
3, 14.2,56 1,56
А р . 82 ==
6.4
== 0,49 см
2, == 1,5; 1 == 0,6;
б == 1,6; W == 0,87;
А р . аз == 2,47 см
3,7
т == ------ == 1 12' g == 0,155;
3,3 "
А р . а , == 0,155.13 == 2,02 СМ
266
Расчer ма?1ШтнblX cиcTe
[rA.3
I 3-11]
Расчет nроводи..ости воэдуUutbU путей потока
267.
Навменоваиие величин
ПРОВОДRМОСТЬ Ap.as между по-
верхностями крышек, обращенны-
ми в противоположные стороны
ПРОВОДИМОСТЬ А р .а5 удваивает-
ся, так как маrнитные силовые ли-
нии условно принимаются в две
стороны:
А р . а5 == 2gb
Проводимость A p . M1 между ци-
линдрической частью наконечника
и внутренней поверхностью Mar-
нита. Эта проводимость соединена
с аналоrичной проводимостью
друrоrо полюса последовательно,
поэтому в расчет вводится A p . M1 /2:
Ь
А р .мl == 6 ln 1
Проводимость внешней стороны
поверхности маrнита
2
А р . М1 == р; р == ср.2, 1
Расчетная проводимость маrни-
та
А р . м 0,5 ( А р2К1 + А р . м2 )
Полная rеометрическая про во-
дим ость маrнитной системы
А == Аз + А р . а + Ар. м
Пелная приведенная проводи-
мость системы (рис. 3-44, е)
1м
А пр == ....0 А S)j
Напряженность поля в нейтраль-
ном сечении
Индукция в нейтральном сече-
нии
Продолжение
п родолженuе
Расчет величин
Наименование величин
Расчет вел ичин
т == 1,12;
3,67
n== == 1,12; g == О, 18
3,3
А р . а5 == 2.0,18.3,67 == 1,32 см
Расчетная индукция в центре
зазора
Рабочая индукция в центре за-
зора
Масса маrнитов
В .... 119.3,3 582 Т
а .... .... м л
0,5.1,35
в Вэ 528
о 1 ,05 1,05 .... 555 мТл
О ,15 Kr
3-11. РАСЧЕТ ПРОВОДИМОСТИ ВОЗДУШНЫХ ПУТЕЯ
МАrнитноrо ПОТОКА
Маrнитная проводимость скалярная величина, равная отноше-
нию маrнитноrо потока в рассматриваемом участке маrнитной цепи
к разности маrнитных потенциалов на этом участке, т. е.
Ф
A
им ·
На участках маrнитной цепи с постоянной площадью поперечно-
ro сечения, выполненных из однородвоrо материала, напряженность
маrнитноro поля Н, маrнитную индукцию В и относительную маrнит-
ную проннцаемость J.tr жно считать одинаковыми, а вектор ii
совпадающим с вектором Н. Тоrда
вs S
А == ----------- === J10 ....,
Hlcp lcp
rде lcp ДJIИна средней линии uаrнитной ИНДУКЦИИ, :м; S.... площадь
поперечноrо сечения участка маrиитной цепи, м 2 ; J.tr относнтепl)ная
маrнитная проницаемость; J.I.O маrнитная постоянная, равная
4п. 10--7 rH/M.
Для воздушных проuежутков J.1r == 1 н
S
А == J10 ----- , rи.
lcp
Наряду с понятиеu маrнитноА проводимости пользуются понSI-
тиями: rеометрическая проводимость воздушных промежутков,
удельная маrнитная проводимость, удельная rеометрическая прово-
димость и относительная проводимость.
r е о м е т р и ч е с к а я про в о д и .. о с т ь воздушноrо про-
межутка есть маrнитная проводимость, отнесенная к маrнитной по-
стоянной, т. е.
r == 1,4 см; Ь == 8r; 8 == 0,53
Ь == 0,53. 1 ,4 == О, 74 см
А р . м ! ==
2.7,4.2,3
19 5 == О, 76 см
3,14
Ар. м! == 0,38 см
2
ер == 5,3
2.5,3.2,1
Ар.МI == 3 14 == 7, I см
,
А р . м 0,5 (0,38 + 7,1) ==
===3,74 см
А ==0,51+8,54+3,74==12,79 см
А пр == о ,516. 12, 79 == 6, 6
А S
АI' == == , М.
J!o lcp
У д е л ь и а я м а r н и т н а я про в ол и м о с т Ь g uаrнитная
проводимость, отнесенная к какому-либо размеру маrнитопровода
НМ == 95,2 кА/м
Вм == 730 ..Т л
268
[r л. 3
Pac'UJT ACa2HUTHblX систе.м
(чаще к длине периметра поперечноrо сечени.я маrнитопровода), т. е.
Л
g == ------ , rH/M.
1
у д е л ь н а я r е о м е т р и ч е с к а я про в о Д и м о с т ь gr----
rеометрическая проводимость, отнесенная к какому-либо размеру
маrнитопровода (чаще к длине периметра поперечноrо сечения Mar-
нитопровода), т. е.
Л r
gr == 1 (безразмерная величина).
Таким образом, проводимости и удельные проводиыости связаны
между собою соотношениями:
Л == J.Lo Л r ; g == J.Lo gr.
О т н о с и т е л ь н а я про в о д и .м О С Т Ь л определяется вы-
ражением
л
л == -------- (безразмерная величина),
J.Lo а
rде а базовый размер маrнитопровода (ширина, диаметр и т. д.).
В некоторых случаях понятия «удельная reометрическая прово-
димость:. И «относительная проводимость:. MorYT совпадать.
Вывод расчетных формул маrнитной проводимости базируется
На ее определении, т. е. маrнитную проводимость можно рассчиты
вать как отношение маrнитиоrо потока к м. д. с., ero вызвавшей.
Только в некоторых частных случаях при относ тельно простой кар-
тине маrнитноrо поля маrн.итную проводимость можно определять из
rеометрически'jc соображений через длину средней линии маrнит-
Horo поля и площадь поперечноrо сечения воздушноrо промежутка.
Kpyr задач, решаемых аналитнчески, на практике оказывается
весьма оrраниченным. Зто объясняется как сложностью конфиrура-
ции rраничн,ых поверхностей маrнитопроводов, так и явленнями «вы-
пучивания» и «рассеяния:. маrнитноrо поля в воздушных промежут-
ках, которые приводят к трехмерному характеру поля и ero неравно-
мерному распределению в воздушном промежутке. Эти обстоятель-
ства привели к необходимости, помимо аналитическоrо метода рас-
чета маrнитной проводимости, использовать ряд друrих методов
таких, как метод численноrо интеrрирования уравнений поля, rрафи-
ческий метод, rрафоаналитический метод, экспериментальный метод
и др. Помимо сказанноrо, при расчете маrнитных проводимостей ис-
пользуются общие принципы, применимые для всех линейных По-
тенциальных полей: принцип наложения, принцип зеркальных изобра-
жений, принцип подобия, принцип аналоrий, принцип отвердения.
АналиТUtlеские методы расчета
Аналитические методы расчета маrнитной проводимости исполь-
зуются в тех случаях, оrда поле в воздушном npoMe yТ lte 9ЖНО
свести к двухмерному с п росtOifКО Нq>иrура цией.
\ -1' Метод прямоео расчета применим при простейших конфиrура-
ЦI1ЯХ маrнитопроводов в случаях, коrда можно пренебречь выпучи-
ванием и рассеиванием маrнитноro потока.
, 3-11]
Расчет проводи.мости воздушных путей потока
269
Пример расчета маrнитной проводимости между од;шаковыми
прямоуrольными поверхностями, расположенными под уrЛQМ е друr
к друrу (рис. 3-45), приведен ниже.
Если пренебречь выпучиванием маrнитноrо поля у краев маrни-
топровода и принять линии поля за дуrи окружности радиуса ,. то
можно найти элементарную маrнитную проводимость споя толщи-
ной d,:
d,b
dЛ == f.10 re ·
Интеrрируя в пределах от '2 до '1, получаем:
rl rl
S Ь S d, ь,!
Л == dЛ == f.1o ----- ----- == J.Lo ----- 1 n -----
е, е'l
rl '1
," .
Метод решения уравнений поля. Маrнитное поле в воздушной
среде, образованное маrнитопроводами, находящимися под постоян-
ной разностью маrнитных потенциалов, описывается уравнением Ла-
пласа
v 2 <Рм == О,
r де <ры.... ск лярный маrнитный потенциал поля.
Решение задачи при указан-
ных условиях сводится к нахож-
дению функции, удовлетворяющей
уравнению Лапласа и принимаю-
IЦей на rранице области заданное
значение (первая краевая задача
или задача Дирихле).
Для сложных конфиrураций
rраничных поверхностей решение
уравнения Лапласа встречает не-
преодолимые трудности матема-
твческоrо характера, и задача во
мноrих случаях оказывается не-
разрешимой. В тех случаях, коrда
решение уравнения возможно
(число таких случаев оrраниче-
но), находятся закон распределе-
ния маrнитноrо потенциала в фун-
кции координат поля, напряжен-
ность поля H== V<pM И маrнитная индукция B==f.1oH. Маrнитный
поток, проходящий через rраницу одноrо из маrнитопроводов:
Рис. 3-45. К расче.ту проводя-
мости между одинаковыми
прямоуrольными поверхностя-
ми, расположенными под yr-
лом е друr к друrу.
ф == S Bds,
s
r де s..... поверхность маrнитопровода.
270
Расчет .мllZ1ШТНblХ сuсте.м
[Тл.3
Маrнитная проводимость А находится как отношение Ф{F:
SBds
Ф s
A
F и М1 иM! ·
в качестве примера рассмотрим расчет маrнитной проводимости
между коаксиальными цилиндрической поверхностью и цилиндри-
ческой полостью (рис. 3-46).
При значительной протяженности Mar-
нитопроводов можно считать, что поле
вдоль осей цилиндра и полости не меняется.
Тоrда уравнение Лапласа в цилиндрических
координатах примет вид:
d ( r dq>M )
1 dr
==0
r dr
(частные производные заменены ПОЛНЫМJf,
поскольку маrнитный потенциал поля за-
висит только от расстояния от оси).
Сокращая на l/r и интеrрируя, получаем:
dq>M dq>M Сl
r -------- == с 1 ; -------- ==-----
dr dr r
. Рис. 3-46. К расчету
проводимости между
коаксиальными ци.
линдрами.
Интеrрируя вторично, имеем:
«1>.. == Ci 10 r + CI.
(3-188)
Постоянные интеrрирования СI и С2 находятся из rраНИЧIIЫХ
условий:
при r == R 1 ч>м == и.. 1 ;
при r == R 2 q>.. == и.. 2 .
Подставляя rраНИЧНые условия в (3-168)-, получаем:
UMi == Cl 10 R 1 + С2 и и М2 == c1 10 R 2 + С2,
откуда
И М1 И М2 U ИМl ---- ИМ! 1
с == С2 == Мl----
)0 R 1 /R 2 )п R1/R z r
и М1 ---- иМ! r
q>M == 1 R /R 10 R + и Ml
.п 1 Z 1
в
н ____ и М1 ---- и М2
Vq> 10 R 1 /R 2 f
9 3-11]
Расчет проводu.мостu воздушных путей потока
271
в воздушной среде маrнитная нндукция
и М1 и М2
В == н == 110 10 R 1 /R!
Маrнитный поток
1
r
ф == s 8ds == f вds == В.2лR 1 ==
s s
UMi ---- иМ ! 2nR!
==""0 .
10 R 1 / R 2 Rl
Маrнитная проводимость
имi иМ!
2пf.Lo
Ф 10 R1/R!
А ----
F --- U Мl и М2
2п,...о
10 R 2 /Ri ·
?
.
Метод конформных преобразованuй базируется на использова-
нии указанноrо преобразования для расчета маrнитной проводимо-
сти. Как следует из теории конформных преобразований, он приме-
ним только для решения задач при двухмерных полях.
Идея метода сводится к замене действительноrо поля, имею.
щеrо достаточно сложную конфиrурацию и в силу этоrо не поддаю
щеrося исследованию методом прямоrо использования уравнения
Лапласа, друrим, более простым полем, расчет KOToporo известен
или относительно леrко может быть выполнен.
Основная трудность В применении метода конформных преоб.
разований состоит в отыскании такой функциональной зависимости,
которая бы правильно отображала замену поля, т. е. в отыскании
комплексной функции w==f(z), rде z комплексная координата
точек исходноrо поля, W ---- комплексная координата точек преобра.
зованноrо поля. . :
Решение этой задачи составляет основное содержание теории
конформных преобразований. Из этой теории также следует, что
при конформном преобразовании полей меняются конфиrурация и
линейные размеры маrНИТОПР080ДОВ и линий поля, напряженность
поля, но остаются неизменными маrнитные потенциалы маrнитопро.
водов, поток и маrнитная провод'имость. Последнее обстоятельство
и используется для расчета маrнитной про водим ости.
В теории функций комплексноrо переменноrо существует He
сколько методов отыскания отображающей функции W==f(z):
метод заданноrо комплексноrо потенциала;
отображение заданной области на каноническую с помощью
комбинации элементарных функций;
метод использования интerрапа Кристоффеля ---- Шварца.
Подробное изложение этих методов можно найти в литературе
по теории функций комплексноrо переменноrо.
Наибольший интерес с точки зрения расчета маrнитных прово-
димостей представляет последний метод, так как он является един-
ственным для получення ряда расчетных формул в случаях, коrда
сечение маrнитопроводов имеет форму Мноrоyrольника. Так, на
272
Расчет .маенитных систе.м
[rл. 3
i 3-11]
Расчет проводимости воздушных путей потока
273
базе метода конформных преобразований Крэмп и Кальдервуд По-
лучили расчетные формулы маrнитной проводимости между элемен-
тами прямоyrольных параллелепипедов [3-6].
[/ Метод nриближенноео аналитическоео расчета (.метод Ротерса).
. Идея метода состоит в том, что пространство между двумя маrни-
Т2!I'ро одами разбивается на элементарные объемы, имеющие про-
стую rеометрическую форму. Проводимость каждоrо элементарноrо
объема определяется из rеометрических соображений по формуле
Scp V эл
Л эл =:z J.Lo 1 или Л эл == J.Lo 2 '
ср lcp
rде V M объем элемента; Scp площадь среднеrо поперечноrо
сечения элемента; lcp ---- длина средней маrнитной линии элемента
(Koria lcp трудно рассчитать, ее измеряют на чертеже).
Так, например, проводимость между уrлами торцов рассматри-
Более подробно данный метод изложен в [3-11].
[ Экспериментально-аналитический .метод (А. Т. Сливинской),
11.аrнитная проводимость аrнитопроводов цилиндрической и пря-
. моуrольной формы с осевой симметрией определялась эксперимен-
ЬHO. Эксперимент был поставлен на модели электромаrнита со
сменными полюсами различной формы, при разных размерах и раз.
ных ВОЗДУШНЫХ промежутках между полюсами. На основе экспери..
. м н льных данных построены rрафики относит ёJlыIАA IIрVISUДИМО-
ти B функции относительных размеров 6. Из rрафиков Bы eдeHы
аналитические зависимости, позволяющие рассчитывать маrнитные
'Проводимости между торцевыми и боковыми поверхностями маrни"
топроводов.
вается как проводимость сферическоrо квадранта (рис. 3-47). Длина
средней линии lep принимается равной длине линии, проходящей
между центром сферы и полуокружностью на расстоянии 0,65б от
центра сферы. При этом lep === 1,36. Так как объем сферическoro
квадранта
5
'+
3
2
1
Рис. 3-48. К расчету raроводимо-
сти между торцевыми поверхно-
стями с учетом выпучивания
маrнитноrо поля.
9
8
/ . c)
Рис. 3-47. К расчету проводимо-
сти между уrлами торцов полюс-
ных наконечников.
Рис. 3-49. К расчету проводимо-
сти между элементами.
а прнзмы; б..... цилиндра и плоскости.
п ( б ) 3
V==-З '2 J
то маrнитная проводимость
о
( )3
Л ЭJl == J.Lo == О, 077 0 б.
1 ,з2 l p
Искомая маrнитная проводимость Л определяется как сумма
проводимостей элементарных объемов (если объемы «включены»
параллельно) Л== Лэл или как сумма сопротивлений элементарных
объемов (если объемы «включены» последовательно) RJl== .RJf.
Основные формулы для определения маrнитных проводимостеl
элементарных объемов Ротерс выводит на примере расчета пров
димости между элементами двух прямоуrольных призм. Простран-
ство между призмами разбивается на пять элементарных объемов:
параллелепипед, полуцилиндр, полукольцо, сферический квадрант в
квадрант сферической оболочки. Формулы для каждоrо из перечис-
ленных объемов приведены в сводной таблице.
Метод Ротерса ввиду ero простоты и наrлядностн широко ис-
пользуется при практических расчетах. Однако необходимо иметь
в виду, что поrрешности метода весьма знаЧИТei!ЬНЫ.
Иеcnедованию подверrались COOCH e маrнитопроводы следующих
форм: цилиндрические с плоским концом; цилиндрические с кони-
ческим концом; цилиндрические с усеченно-коническим концом; при-
моуrольные с плоским концом.
Из полученных таким образом аналитических зависимостей вы-
ведены формулы для расчета маrнитной проводимости между от-
дельными элементами маrнитопроводов: боковыми поверхностями,
ребрами, уrлами.
Так, например, относительная проводимость между торцевыми
.поверхностями с учетом выпучивания маrнитноrо поля определяется
из экспериментально полученноrо rрафика л==f(6) (рис. 3-48).
.В результате математической обработки rрафика выведена зависи-
мость
0,786 0,36
л==т+ о ,48+ 2 ,4+s
Первое слаrаемое в формуле выражает относительную маrнит-
ную проводимость воздушноrо промежутка без учета выпучивания,
второе и третье ---- относительную проводимость с ребра торца.
18 64
274
[Т л. 3
Расчет -чаенитных систе-ч
rрафики и расчетные формулы для всех перечисленных выше
случаев приведены в сводной таблице. Более подробное изложение
метода можно найти в [3-4].
Точность метода орнентировочно может быть оценена в 6----8 %,
что достаточно для практических расчетов. Расчетные формулы
весьма Har лядны и широко используются в практике расчетов Mar-
, \ витных цепей.
, i. Эк.сnершсенталЬНО-2рафический JleTOa (Б. К. Буля). Проводи-
кость МежАУ, ,элемента призмы "ли цилиндра и плоскостью
(рис. 3-49, а, б) измерялась на модели зпектромаrнита со 'сменны-
ми сердечниками. По полученным данныи построены rрафики за-
висимости удельной rеометрической проводимости ребер торца
gr.p.T В функции относительных размеров а/б, Ь/б или d/б и rрафики
зависимocm удельной rеометрической проводимости боковой по-
верхности прямоyrольноrо или цилиндрическоrо маrнитопровода
gr, В функции относительноrо размера l/б.
/ .- Полная маrннтная : ОВ О::.::Т: р . т + А/,
V r e л".т основная маrннтная проводнмость воздушноrо промежут-
ка между торцом и плоскостью; Л р . Т .... общая проводимость ребер
торцевой поверхности (с учетом проводимости уrлов у призмы);
Л, ----общая проводимость боковой поверхности.
Для призмы
аЬ
Л о . т == flo б; Л р . т == 2flo (аgr.р.тй + bg r . p . Tb );
А, == 2f.Lo (agrla + bgrlb).
Для цилиндра
1td 2
Ао.т == J.&o"4; Ар. т == f.&o ndg r . p . T ;
AL == J.Lo ndgrl.
Маrнитная проводимость между элементами двух одинаковых
соосно расположенных призм или цилиндров находится по принципу
зеркальноrо отображения. Для более сложных случаев используют-
. ся данные, полученные для отдельных элементов призм и цилин-
дров.
Точность метода составляет 5----8 %.
Метод позволяет рассчитывать маrнитную проводимость воз-
душных промежутков различной формы и размеров, однако он не-
удобен для вариантных расчетов, так как не имеет решения вана..
литической форме.
Более подробно данный метод изложен в [3-2].
1 J Численный .метод (.метод потенциальной сетки). Метод базиру-
ется на решении уравнения Лапласа в конечных разностях. Пока-
жем использование метода на примере двухмерноrо поля с квад-
ратной сеткой.
. , 3 11]
Расчет проводимости воздушных путей потока
275
Если на чертеже исследуемоrо воздушноrо промежутка нанести
,квадратную сетку (рис. 3-50), то решение уравнения Лапласа в
" онечных разностях приводит к уравнению
t. {'. "
' ! ) . .
<Pl + <1>2 + <l>з -+ <1>4 == 4<ро,
(3-189)
rде q>l, <Р2, <Рз, <р4 И <ро маrнитные потенциалы узлов ячейки сетки.
Задаваясь маrнитными потенциалами некоторых узлов н нс"
пользуя уравнение (3-169), путем подбора и последовательных при-
ближений добиваются удовлетворе
ния уравнения во всех узлах сетки.
По полученным таким образом
8качениям маrнитноrо потенциала
узлов сетки проводят эквипотенци-
альные линии и перпендикулярные
им линии маrнитной индукции, нахо-
дят напряженность поля у поверх-
ности маrнитопровода и маrнитный
поток с этой поверхности. Тоrда
маrнитная проводимость
ф HKa
Л == ----- :::: flo Ь,
рм ум
Рис. 3-50. К определению
поправки на краевой эф-
rде У II .... разность маrнитных потен- фект.
циалов между маrнитопроводами.
Если форма воздушноrо промежутка не позволяет нанести квад-
ратную сетку, то наносят прямоуrольную сетку или сетку в поляр-
ных координатах (для этих случаев выведены соответствующие
уравнения, связывающие значения маrнитных потенциалов в узлах).
Метод потенциальной сетки имеет ряд преимуществ: он приме-
ним к полям с любой формой rраничных поверхностей и любым
распределением маrнитных потенциалов на последних, применим
как для двухмерных, так и для трехмерных полей, позволяет вести
расчет с любой желаемой степенью точности, расчет узловых по-
тенциалов может вестись с помощью ЭВМ.
Однако, как и при всяком. численном методе, результат расчета
нельзя выразить в аналитической форме.
Изложение даННоrо метода можно найти в [3-4] и друroй ли-
Тературе.
. rрафический .метод для плоскопараллельных полей разработан
Леманом. Метод основан на построении картины поля, которое за
ключается в изображении трубок индукции и эквипотенциальных
поверхностей таким образом, чтобы весь объем воздушноrо проме-
жутка оказался разбитым на элементарные объемы, rеометрическая
проводимость которых была бы равна 1. Проводимость Bcero поля
подсчитывается как проводимость элементарных объемов, включен
8ЫХ (относительно потока) последовательно и параллельно.
При построении картины поля разность маrнитных потенциало
между соседними эквипотенциальными поверхностями должна быть
'одинакова и равна V 11, а маrнитный поток в каждой трубке
индукции также одинаков и равен Ф. Кроме Toro, учитывается,
[8*
276
I
i
I
:с
:;
:Е
Расчет MaeHUTHbtX систем [Fл.3
:i ........ I .... == ..-.... =G.I=
О V/ ..... 5!Ef-o
::s о') ::s о')
...-4
еа , еа t.1J:I::
С:: ('t') С::
'-' '-"' 0--" '-' '-"' . 5 u
== Q)[
= = ос
--" O
= = =0 Q.,
::s O ::s ............... CQ('I)",
еа V/ .........6 и
Q., CQ I t:: ..!! 11
,....,
8- 8- со -=
::'II<Q I = O
('1)
Q., . ........ + ::Cf-oО
.ос) a '"
iE lfQ ..6 iE ............... О
Q) Q) ....-----...... fQ ::C
::s r;; V/ :а f-oeao:::
:1:: ,.А О CQ I t:: О Q., еа
11: :L. ,Q f-o::&:c.'
...0::: С:: 0Q):'::
::s g I1 ........CQ О
:Z!= о::: + f-o::аQ)
::s еа <: C:::I:: :1:: :1::...=.....
= c. 11
::С:а = tQ= tO
,Q О::' ...............
с::о::: = :...
'с!< ::'11
Q)'" 0= O о ('I) O
с.э (7) ............ 11
с:: и . C . ..... Q., 11
t.QQ) ........c:Q
1:;0 лv':с
= tO ::s3 еа <:
...... Q) .....
с.>< Q)Q) :z!:2s :I:: =
еас. :r' ::с са ::s :f с::
::с Q) :1:: =
а.> с.
= (1')(1') ::C О
а.>а.> е
O tQ О.с UU :I::=....l'
= .........
...:(1) t::t a.) еа CQc:Q =
= О .................. с.
Q)::S ::r:: ..:;..!! =
::sэ
,Q==
,Q
t-c::
и О
0,-,
::S (
=0
::S
00::: "-
сас.
0=
с.
t::
.....
.
.
('t)
еа
tf
-==
..
t-
11:
:.:
11::
.е-
«1
со
""
&)
u
«1
со
11::
I
f
f
( '
g
а::
с>
111
О
J:
8:(
11::
I:Q
I
I ...
/.
I .
i:f 3-11]
Расчет nрО80ди.мости воздушных путей патока
277
........ О
=
"'7 ......
еа
:.::
==
-& ,....,
еа
Q., м
'-' ........
(1')
= 'S...-4
о::: :.:: о
u u
f-o ==
2 =
о::: са
С:: =
о +
8. '8
5 . C:Q
: < оА +
a. +
bo "
==t::s.з
c:t Е-о Q., Lt:)
... Q) О ..
ci. -& ....
ьо g .ос) +
о::: u 11
C:Q 1 c:Q
Q).........
5. '
::r:::s:t:: о
(1') ::s.
а;' а.> M "
( <:
;;;
""........
ж
+
..t)
со
о
+
I::S
со
о
+
.,....,
...
...
,
('t)
......
tO
U
со
Q)
Ь
:! .oC) 1 c:Q
::s
с. о
О :L.
е 11
<:
,....,
м
........
....-----......
..()
...
ci
.ос)
........
о')
....
,
м
........
....-----......
C:Q I
+
+
....
.s
С::
tQ
r..ci
:.::
=
-&
еа
с.
'-'
:1::
еа
С::
::s
Q.,
О
е
+
1c:Q
...............
о
:L.
11
<:
::,
..... ,
::s
-Q..
ts
""
.::t- Iw) ..... с:::а
с:::.... c::r с:::.. c::::r c:::i'
::s
=0
::SC::
:Z!"'"
.::с
,Qt::{
С::О
0=
'-'
>.=
0::s
::sэ
о::: ::с
Q.,::c
= Q)
:E
t::{o
с::
CLI О
::s=
u
,Q
f-oQ,
u ..
0=
::s::s
= о:::
E-o
U
00
=
0><
Q.,c.
t::a.>
.
=0
t::
........ ........
Lt:) со
о') о')
.... ...-4
........ ........
."""
....
+ oq
....
"""
, tS
М .s
.....
..
oq tS
tS +
if. . ...............
" I "
""" <: tS ....
I +
" < ....
....
1- " .s
""'"
.""" <:
....
...-4 I
_"""
....
+
I "
tS ....
+
....
" .s
....
"
....
I
""'"
"
....
"""
....
+
"""
....
+
'м
....
'-"'
oq
+
1: I
.s
..
tS
rФ
11
"
<:
....
'-"'
IФ
11
Q)
<
278
.,.
с\';)
't)
о
Q.
t:::
Расчет АСа2нитных cиCTeJC
r:::-
Ф
.....
c-h
.......
.........
...
ё;i"......
I ....
+
:1:
...
и
О
!
о
са
О
Q,
J:
...
=
:z:
'-
«s
..
cq 11
с:: ..
1- cq
.... I::S 11
++rt
;.: -.::- ....
......
11 ;.:
+ 11
11
.:!.Е
....
'
Iф
11
<:
=
=-=
=
0&
«s
'-
...
и
«s
=
=
...
u
><
са
о
J:
t{
=
IXI
.........
<х>
Ф
.....
c-h
""'"
(;i'
.........
...
......
+
.....
""'"
Iф
11
c't:) <:
....
...
.........
.........
Ф
Ф
.....
I
c't:)
""'"
..
ф
I
с::
01
tIe
..... ......
+ tiO
+
......
ф
oq ......
ф
... oq
...
.Е
.....I
11
Q)
t:::{
"'"
.........
rQ
......
+
ос)
......
<:)
c't:)
<:)
+
I
Iф
II
....
.......
с:
......
Iф
11
<:
со
.........
са
....
<:1
::s.
11
<:
.........
\О
.....
""'"
........
::ё:)Ф
......М
.......
+ь
.....
"""'V
ф
<:)
+
rQ :.::
......
11
.....
Qo
><
cq ::r
Qo
(,)
[F А. 3
'"
, 8-11]
8
.. I
20t:::{
ОС,--
J:; O
:25:'::
::S =
=t:;....
8Q).....
..Q t:::{<:
t:; 8.:25
С::
t:::{
OCQt:;
Ct:::{t:;
:25cr:
=t:;o.
Q)t:::{ .....
= С<:
0=
t:;E-<==
:w::(,)E-<Е-<
O(,)()
=200
==:.::
=t:::{><()
Е- О 0.0
()CQQ)t:;
OO C
= Q., с «
><= О
o. =
Q)()t:::{t:::{
(-4""'0
c Oca
cr: :.::
5..
<J =':: :Е
t.ZJ :r :S:: OQ)
:a a::;:
......... са :Е :s::
"'" О....
O
-i
I -=
I.
. (0%
=0
2j ; o
t:; .....
:w::'
. o
! 8.=
; E-<
t:::{0;.:
0::1-oi:
()Q)o.
E-< Q)
... t:::{CQ
< - t!
.=
t:::{"""ф
...Q).....
"'0=::111
<() O
=ca
><&.
5ct:::{
::SOn O
= ,х;С
8:( >< -=
0:25::1110
1Da:0:c
OQ.,:':::c
CoO::()Q)
t: t:;::S:: t:::{
Q)
:t' са
........
+
Р-асчет пP080дU OCTи воздушных путеа пото1СЙ
=
::s
=
S
:Е
Q)
J:;
==
::111
(-4
()
О
=
><
о.
Q)
са
о
С=
=1-0
::111()
:25
=()
.со
t:;t:;
ОС
'--
-=
00
:c
cr:t:::{
0.0
t:
са
t:::{
:Е
CI)
::111
..Q
Е-
()
О
::111
:=
t:::{
о
са
О
о.
t::
......
......
......
d:, cq
....... .........
.........
1:'1 + '
Q)
........rQ
'#- I ""'"
... c't <]
ts <]
.........
.....
<:)
c't:)
""'"
,..............
+<]
CI,)
1..............
....
'
с::
....
I
1/
<:
e<I
ts
Q)
t:::{
"'"
rQ
+
e<I
ts
+
..
rQ
I
<з
.
I
....
ts
11
<]
11
CI,)
. ..
rQ
I
279
oq
rQ
oq
CI,)
"I::t"
I
С'.ь::.: ь 0:: = ..
...... t:; Q., ::111 са
О:.: = О .. .
C...,
= . О о- 1:;: c::s """
-& '"' са =
[..1 &. Cf)t
,--0 0 t: "'0
....... t:; ....=
II: :
ca"" = =>-
'O = gj
cr........5 = t:::{0
= Q) == CI)
-&=.. ('1) о
a::;:......... Q) ;l!=
e- О =
= >-....
о:: . Q., c:r .. J:; ........
:w:: .Е
Q) Q) a.
I
t::(.......... ......... О Е-< :1.
Q)'OOA\O "O"'
Q.,+ Е- cr: cr: Q) 11
C V = ..,.
O ....... := <:
,,-... s
::i. Е e:s:: '" :Е t:;
"2 t:::{ g
C'OI<: :s = О = \О =
11 .... Q., Е-<:.: =
11 :.:: = 0.;;
-- Qo cr: -& t:: =
-&() = J:;
. ......... '"' Q.,.......
(о :.: Q =\0 О
= = t ь:
ct
.........
cq
Q)
I
ro-
......
t:S
+
.........
oq
CI,)
I
oq
<]
.......
11
н
1:
'IQ
t:=e
'o
t',f
tI)
з. :g.
280
I
I
м
't)
О
CJ
i
о
11
!
11
liI
g
=с
=
(1)
=
g:! ('1)
(о '-о =
e->< ..
= (О,.....
08=.......
= =g:!
С;:(1)е
:Z!0
f-o '" g:! =
(OQ)..
f-o=.....t;
,.Q::=c:Q",
С;:о..
C ..
('1) (O
OJO
-Со = )1
=)10..
(1) (1) о.. е
:Z! '" 0-&
=8-&
ge sa
f-o .. (1)
tG
=(I)
A a
=c:Q t:I
(Оу'О
====
"'" о.. =
... ......... =
(1) =
(0(0 с;:
t::! ";' О
5
=
=-=
=
-&
CIII
со
r..
&)
i
(00
Q)
:J'
U
CIII
со
=
u
О
=
со
&)
11
О
С
8:(
=
IXI
Расчет маенитных систеА!
ti
=
g:!
О
CJ
ti
=
g:!
е
CJ
+
+
...............
.Е
, II:
11
-<
.
-
1"
.......
('1';)
о
d,
.......
--'
(о
=
=
(1)
е::(
(1)
g:!
:Z!
g:!
"<D
)1
)10..
о.. е
0-&
-&...
sa
(ОС1)
=)1
==
fliit;
=0
C:
'0=
=ж
0..=
t:=
.......
"" е
...
:r'
........
"I::t"
d,
........
t::
+
--'
.......
.Е
II:
11
<
=
...
CJ
О
=
><
о..
(1)
=
О
С
=:Z!
::s =
О
о..
=0
,.Q....
C)
О
""'(1)
:Z!
0=
::Е !Е
o
о..с;:
Се
=С
)1 е
:z! g:!
=
:с...
е
o..
(1)С
t;g:!
(о
0..=
(0)1
c:2S
;>.:1:
:1:
t::(C1)
:Eg
(1)(О
::Еа,
'"
... О
u
О
:s
=
t::(
О
g:!
е
о..
t:
:>
.....
[rл. 3
.......
C';I
('1';)
........
<l?
('1';)
......
..
........
I:t
.......
Е
........
t:
......
11
\о
+
.ос)
I:t
...
-=
:s.
11
-<
........
..
е
........
......
11
--'
...
/"....
I /
\ I
".t .....
\
"..... "
........'
i'
,-/
g 3-11]
Расчет проводимости воздушных путей потока
281
c:::t
<.о
...........
4:)
11
.....
.....
::.::
=
-&
(о
о..
""
......,
<.о
...........
11
::=
CJ
(1)
:r'
=
-&
(о
о..
""
...
с::
........
+
.......
11
Е
:z!
=
(о
е::(
(о
('1)
Q)
....
=
=
=
=
е
CI)
.:t-8:t:I
Q.
с
....
=
::Е
C'tI
:s
('1)
::=
о..
С
a,ci>
c:t:I
.....С)
0:=
ot
:се
=)1
о
(Оса
е
....0..
ис
(о
(O
...
(1)
::'
C;:
t::(
('1)
Q)
...'"
CJ
е
::S O:
= о') Q)
t::( d, :с
0......(0
g:! о..
е -= ""
0..Q)0:
c
t::(
(0=(0
8=('1)
'о 1fi =
о t::( о:
(ОС1)
с=
g:!t::(
8
=
)1
:с
,.Q
с;:
е
"'"
О
)1
о..
с
»
е::(
(1)
)1
,Q
...
()
о
:а
=
е::(
е
g:!
е
о..
t:
>
,..,...........
I
+
I<.o
...............
-=
::1.
11
<I.oC)
11
<Е'
о
м
.......
Е
о
g:!
о..
(1)
t: .......
:Z!
I
(00
0..0')
",,""'"
(1)С
.......
:с r.n
== 11
(1)
= ...
(1)с
:r'.
=r.n
... 11
с......
=
+
"'<.о
............
(1)<.о
:z! 11
..tt
e::s::
c
'
.... ;>.
t::(
е
=)1
C.)
(о
C1)t::(
t::(e
"",о..
..................--.....
"... ......
" ,
" \
I
\
"t
C'I:)
-::
'о
:z:
Q)
М
-::
о
tt)
о
282
:11
8
:11
о
CII
о
1::
QJ
:21
:с
:11
==
L..
CIS
:11
:.:
:11
0&
CIS
L..
QJ
u
CIS
:11
:11
tII
u
О
==
QJ
CII
О
1::
a:t
:11
а)
Расчет ACaeHUTHblX систем
=
о.
с
.....
.::
о
:t:
==
с::
1:{
==
::s
Е-о
(,)
О
:с
о.
Q)
са
О.
с
==
::s
:а
са
о
::.:: ..
0-:
'ОС)
(,)
>.0
I:{:S::
==
Q):t:
.t::
ca
О ......
(,)
,......
r--
с:>
.
cw)
........
;"
..
I
Q.
r--.
.....
.
11
<
........
.Q
+
........
u
Q.
Q)
........ .........
м м
........ ........
.....
"I::t"
О
+
r.o
r--.
..
о
Q
11
<
.Q
11
=
о.
t::
:el
11
<
......
'"
, ,
[r A. 3
I 3 11]
"...-.-...
ос)
....
t:WJ
+
:а g ==
са
O
5 ....' ос)
\O
»
t:{-e-«:)'
:E """""
Q) 0....(:)
::s t... C'OI
=
о.
с
....
-=
О
:с
==
с::
1:{
..с.
'
==
(,)
01:1::«:>
t:{ »......
о о.
са Q)
0\0
О. «:>
с . ..........
I
Е-о
.Q ==
;: ....
Qo (,) ,,...
O
, '......
Qo==
......
I
cw)
==
Е-о
(,)
О
::с
><
Q.
Q)
са
о
с
==
::s
2
><
1:1::
О (,)
",О
><
>.2
I:{:t:
с::
........
с:
+
"...-.-...
t:WJ
+
, ....
t:WJ
............
...........,
«:>
..........
::s =
fQ
:t: t
Q) .....
3
О ,;;
:t:
Е-о
Q
..
t ::
)!
1:1::
.. :с
.......0.
Qo
==
::s
Q
't)::S
t:8
Сое.
.:t-
Iw)
t'O.I
.....
с:::.
Расчет проводимости воздУШНblХ путей потока
........
с:>
.....
C'I
d:>
.........
tC
о
+
со
.........
Q.
......
0II:t'
+
........
11
Q.
Q)
....
.
Q
:L
11
<:
..
vt
r.o
.........
Q.
vt
tC
О
:S::
о.
с
........
....
....
м
........
- ,
....
Ei
...............
.........
+
«:>
+
..(:)/r.o
......
Q
::s.
11
<:
........
\о
.......
,....,
C'I':I
.....
ch
»
(,)
о.
Q)
Е-о
О
6
с
........
,.Q
Е-о
(,)
О
::s
:S::
1:{
О
са
О
Q.
t::
......
>
........
C'I
....
C'I
""'-'"
::s
==
о.
с
><
::а
:t:
,.Q
с::
О
»
О
::s
tJ:::
о.
С
,.....
'""
о.
1:{
:с
==
с::
=
::r
>.
с::
О
с
,.Q ос)
Е-о Q
СБ-
c:>
g 11
8.<
с
........
,.Q
Е-о
(,)
О
::s
==
t:{
О
са
О
о.
с
........
О
О.
\о
Q)
О.
I
О
о.
\о
Q)
==
::s
'""
Е-о
:t:
Q)
Q)
с::
'"
>.
1:{
:Е
Q)
::s
283
Е
О
::.::
(,)
Q)
=
о.
=
с::
=
::r
.........
cw)
....
е-.
.
cw)
.........
ос)
::f
C'I
LC
О
11
<
,.Q
::с
'""
о.
О ..
Q........
"'
Q) Е-о
;
О.
.t:{
са
.
. , '-r..........
., I ,
'::. ... 1 ... Jr t-
,
, . J
... I
'\. I , ... ...
''L ______...
284
.,.
о:>
!4
()
't)
=
...
g
:1
=
t::{
о
=
о
с
Q,I
:ZI
:z:
...
=
:z:
L.
as
11:
11:
j'
L.
i
...
Q>
U
CIS
11:
11::
...
:z:
Q,I
=
о
с
t::{
=
IXI
Расчет Аеаенитных систем
=
1-0
:.::
()
о
с
«
о
:t:
r:t
О
1:0
Q)
:zs
::С.
:t:
Q)
iE
о ..
.........
O
c::::f
и.с
Q..O
:.::
.ё
::со
C::
""'.Q
It
.Q о
:t: :1
=
Q..r:t
g
.0
Mg-
.........
м
"-'
м
Л
fQ
==
О..
с:
-а ....
+
<о
о .......
fQ
::s.
11
<
-а I
е
::s.
11
<:
:s::
.........
Lt':)
м
.........
о
::С
с..
:.::
=
r:t
:t:
Q)
с::
с..
Q)
с
м
V
fQ
=
О..
t:
Q)
:zs
::С
:t:
Q)
!Е.........
O
:a
Ot:;
С::О
и:.::
Q..=
Е-о
О..
Q)
.с са
::СЕ-о
со Q)
Q..t:r
""'.Q
It
.'10
::С :1
==
Q.r:t
t...,0
са
.0
c..
r:::
.......
+
.......,
+
.........
сос
е
=-
11
<:
.........
<о
CN
I
М
.......,
.........
r--.,
C'I
I
М
.......,
м
Л
<OQ
::
Q..
с
м
V
fQ
:s:
О..
с::
.........
fQ
..........
C'I
+
.......,
I
11
<:
..
\лJ\",
,.,Q.....
1 -r
...Q.
1
,........
[ТА. 3
СО
1:0
$"
....
I
C'I')
.......,
о
L.o
О
и
Q)
t:r
=::
с..
Q)
-е-
CJ
.с
Е-о
(,)
О
:1
ж
1::(
о
=
о
Q..
с:
........
1
r--.,
r--.,
Q
Q
11
<
о
"'"
I
о
L.o ..
'"'"
.Е-о
Lt':):t:
Q..
@ \
I \
I \
\AW'
3 11]
Расчет прО80ди.мости воздушных путей потока
285
=
=::
::С
=::
t:;
.........
о'>
C'I
М
.......,
...
'=:: --;-
ОЕ-о
:t: :t:
r:t
Ос..
r:t
=:
[:
;
Q) (,) :f
t:; ..
g Q) Q
(,) -е- 11
(,)
0..0 с<
L.o
ё
с.. о
c::
с..
'
O
c..:I
"'=
Q)r:t
0..0
са
.0
<С)с..
с::
.......,
О
=:
с..
»
=
r:{ ..
=:.........
Q)
СЕ-о
c..:t:
Q)
СЕ-о
::.::
о
Q)
20
=: t..
=: О
Q) ::.::
!E
o:r
==
ос..
t:Q)
и-&
со (,)
с..
о
t..
О
.с t:;
=: о
C::
"'" .с
It
00
Q.
\0=
Q)r:t
0..0
са
.0
r--.,Q..
с::
........
....-..
Q
C'I
C'I
М
.......,
Lt':)
..
Q
11
<:
..........
.- """""
" ,
'- , ,
, ''}
3 'LJ
Q
.с
...
()
о
CJ
О
t:
11:
.:с
о
::s
('1)
=
Q..
с::
2 · · с::
CCI=:: =
=r:tf-o::r
t:;o :t:
r:t )::S::
Q)):Q)c..
>. t:; с::
c..CCI"'
c:r:t><
CJ =('1)
=
E-о!Е:S:: о
Q) е
):)::=
= ):
r:t= =
Of-o): Е-о
= C"J< ...
8.::s а. r:t <:
==C: C'I
r::{ 11
-=o=:::t::t:
ОCCl):м <:
е 8..:cs . ti
cot::t: =
('1) .c........:t:
cot:;""" 1
E-oO
>. [
02'"
t Q..): t:; о
:r Q)('I)
CJ:z!Q.r:t=
t:;C::('I)O
0..>. "'"
):=Q..
Q..): '.'1
М"О:ZS:l
-&CClиco
О........:.::
....Q) =c.
::s
.:с
О
:t:
.с
о
"'"
>.
О
::s
Q..
С
>.
r:t
!Е
Q)
:1
.с
Е-о
CJ
О
):
=
r:t
О
са
О
Q..
t::
....
5=
286
Расчет AUl2HUTHblX систем
[ТА.3
I 3-11]
Расчет проводимости воздушных путеа потока
287
'\
.,.
'о
cu
о
't)
о
==
(.)
о
:1
О
=
О
1::
Q,I
:21
:z::
==
:z::
L..
CIS
111
:11
"t
L..
Q,I
I
t
и
CIS
со
:11
:11
(.)
о
:z::
Q,I
=
о
1::
t{
:11
а)
,
... \
r\ \
\ \
\ ,
\. \ \
\ \..
'\ .\ ""
\
\ , \ 1c1
IW) ., \
I' /\.. I\.
... ""\
........... \.. \ \..
"'< \. '-
..... '"
\
-....... \ \. \. \
\ \ \"\
\ , \ \.
, ,
"i, I I ... \.\.
..
l I I ...
==
1:{
О
g:!
О
о..
t::
I
<:
)l
('1')
=
о..
t::
1
.(,)
Mf-o
.......S2
g:!
Ot:::
::S:: (,)11)
o...c
t::f-ot:::o..
(,)0=
.со=о
f-o ><
(,):25::
=f-o
==t
1:{ 1 :r' )l
О (,)=
t::(
o..)lo..o
t::('I')t::(ca
1 =00
o..f-oo..
... = t::
<:..Q )l
f-o ..........
Q) o..
)l
у
('1')
о..
)l
::а
:I:
f-o
Q)
::r
(,)
о..
О
с:
g.
.ос)
g.(,oC)
....
I
c'f:)
.......
:f
11
<:
1:':3
t I\l
Qo
+
1:':3
... I\l
Qo
+
1:':3
t-:
tO>' ' f-ol=
0..(,) t:::= t:::o o
о о.. t::( t::( ):
f-oa> =1:I::c:
саь "'":I=tg-):
0....... .S.I f-o О Q)
65 ): о..
eOIl )l=ёc;
ос: ... =(,)t::( 1
= 1 . о.. t::( ::S:: а>
t::( Со", О tD :3
о a;Qog o.....
! t::(::S:: g-g:!
.S.I >. \.') =
= g:! Q) g:! = (,)
= о.. -:s:: О = а..
.с (,) f-o ;%; :I: 'Q' О
О t:::==t::::I: о..
=)l00..:I:0 a> 1
t...C:I:{;:a
(,) = :r:)l >< 1 't")
f-o-&::s:: :25
..= :I: t::( ...
о.. о.. о О ..Q
t... U a 1'&
c.o)l ..e::t...(,) o
+ QoC: o. >'S2 9
o..Qo>. t::: 1
ос) = . g(J
11 N О о.. 2 "1't
QoQ)oo..==Q)t:::
=ox :250'"
Cll:t::: f-o ::S::t:::=1:{
::а>"'са t... >.
= t::( C"-I Q) о >. Q) g:!
(1)Q) )lt...o..::aa..
g-° ll
=0 t... t... ......Q
('t') ... >. Q) >''' t:::
.. о. о.::а o.. е о
QoQot::tca N>'
OQ
t I\l
Qo
+
OQ
... I\l
Qo
+
+
OQ
t-:
t
Qo
+
t-: OQ
...
Qo ... ci.
............... Qo
(,ос) ...............
+
11
(,ос)
g.
oC)g.
'-G
st
I;S
-
-
b4
t,!811C
$!
:
..
")
о.а
.,;:
э. :;.
')
.
ер
::I!
(f)
со
со
::I!
:2s
=
t
2;
со
со
О
=
D:
(,)
Е-о
ер
D:
r::
(1)
1:{
Q)
о..
=
о
..Q
f-o
(,)
О
)l
::
1:{
о
са
О
о..
t::
.
c'f:)
........,
" о b
)l= ot:l.
,= 1:{
J 4.. 1:{ '-о ..Q ! О
f o..........r::.s.I=
g:! 0= 1
&.f-ot:=
=oo.. ...
(1) ....... 0.0
=t.aоQo
of-o I t:: >а
t = ....;,
fs: )l (,) r::
+ =5... g
;=O:: )l
g:! о.. о..
.... .....'" (1)
('1')9 =са
cs:: :25-&
og:!I= o
= ...... о.. с:
..Q S2." r:: t...
t:::..Q О ..
'-о @(oI:{O
+ o..(,) "" С:6
t... Q) со I
1:1:: f-o 2
ос) ;s: 0= О ::-
11 :с О о.. .. сп Q.
Q) са ::-
g. :с О Q) e
ос) а>::'::..,. ........
)lO.s.l """UO
('I')"' ..С::
=
(,) 0....
а> 1:{ oC"-l
:25 I f-o Lq
ca сао
::S:: o
0..= >а
. . (v") о (,)
i: а g.
(,) = f-o
)
,...........
--с:
+
..
Qo",
+ .+
Е-о
s:i. Е-:
Qo g.
(,ос) ...............
+
'-
g.
ос)
g.(,oC)
о
:1.
11
<:
r-
\
11
со
t...
\'\- .\/
.........)l
о..
!о :JI. '\\
/'
, I ,
1\ ..... i
C\J \ \
:\ \ -
\
, А
\
I \ 1 t
\ \ tt
\ t! kt:
101) А. \ ... '=
\ \ ....
Q
'.. \ t:a
, lff' ..
'- \ IIQ
.....
\ сса.
,. \. '-
\..\ \. .::to
\ \ ,
\
\ \ to)
\. C'I
'."\ "-
, \. ....
..... '1t.
...... "'-- l
- ЗЗ Q
!
c'i '" "" c-.r ("1
.;'.
><
:25
=
(,)
Оса
00
(,)1:{
...0
;=
o
::fQ.
0..С::
00
f-oЕ-4
==
=
t:{
:s
Q)
)l><
=
..Q
f-o()
(,)Q)
or:r
)l=
=а..
I:{I:{
0=
g:!=
О.;:
Q.:S::
с::8'
.....
.....
.....
>
\lo
('1') ........
C'I)
Q)
.
Q) м
.......
:i
:::I!t
со
Q.
со
I
Q) о. «:>
)l g i!
CC
t)o.. :f
o
8. 11
I:{(,) <:
О ..
g:!
o
0..::
t:: =
са
f-o==
Q) ::r
cr
C::
:а
g:!
tC
tO
.f-o
.... (1)
. ЩУ i
"
t l
I
/, 1 t :
Т .
( .
'2 .
" "
-.
'.
......'"
288 Расчет .маенитных систе.м [rл. а
,. (,) ....... ....... ....... ....... ('1)
LC <.о ос)
CI':> с- ==
Voj
d, d, I (Q
. c'f':) ""'"
"""' '-' "-'" "-'" "-'" "-'"
(Q ,.....,
=::
....... I ;!
Co::s .... ;" м
C ..... .. =
.Со I ..... :=
(1) c'f':) ....... (1)
=(1) ....... ...... ...... I :3
::с Со.. ...... t-- ...... c'f':)
,.............. I ...... ...... о
(1) ....... c'f':) :=
= >.::r со ...... foo
tt) ... =t:{Co + ос) о
<:) ::s:: ... ...
со .g. O =
::в .g. о
=(1) С + Q;) t::WI с:
Co::s + .. с..
....... '- Ioc о.. ,..............
о С со ос) МР ......., '- I g::
a:I (1) = 8- с "-'" t:: .......,
о =
Q. ot ..... (1)
t:: :IC ==
::с о с LQ е :IC tII:
(,) :1- + 3
:r ::s (,) + (1) (,)
:zs о = :r 11 (1) t:{
::с t:{ - 11 = :r
... oA + .g. = 'ос (1)
= са о:: Ioc <: .g. со
== (,)0= <: t:: с
t... t:: Ioc с.. о
tO О Со::с со
t:{c t:: '- '-
CQ е ......
= е :1- (Q
(1)::s:r :1- ::с ::с .
o>' е I!
t:{ c 11 :1- t:{ с'-а
(1):a t:{ <: ........
<: 11 ('1) со ц....
r=:; g.. CQ ('1) 11 ......
>. <: ...... ... t-:
::s U ::s М.JJ O g,:IC
........
g. о \о ....... « '- cu t:{ =
са .е-
е .
(1) (1) (1) (1)
:r t:{ t:{ t:{Co
>. t... '- t...
=
:11:
=
-&
tO
Q,
1..
:21
::с
t
cr .
()
tO
Q, ...::::1
= "9-
t:J
=
...
..:t-
== c:::r
><
Q,
ID <о ..::t- C'-I
О
t::
I:t
=
IXI
..,.
r--- "
t:J
со
..
1
I
I
J
11
...
"'1::1
сс,)
\с)
.::f.
ra'
"':):::.
-Q.
t:s
t\I
с:) с.а.. с;)
c'.f ...:-...:' ........ ,
3-11] Расчет nроводи.мости воздушных путей потока 289
....... ....... о .......
с .....
C't::I ::с c'f':) c'f':)
I I I
C't::I C't::I О c'f':)
--." ....... ::s ........ "-'"
CQ
О м:а
с.. Mr=:;
с>'
v::s ..
::с ...... со со .....
:: ;" .... ...........0 v
..... .....е-
t:; I I I
c'f':) s.::s It
= ...... .....
::r ,.............. t: Л :3:
..... t:;
>< "'I:t" .....1 ::с I
:а с СО<> { <Q
+ """,= :3:
::с ..... со ........ t:;
(,) ..... + + (,) ....
>< CQ aJ +
о с ..... :а :t 11
о " ............... '" ::s ....... C'I .....
(,) с (Q t: :а 11 C'I C'I I
""'" r=:; ::с t:{ ..... = +
....
:3: е ::с <: (1) ...... I
:1- =(1) 3 C'I
:: е ..... .....
::s 11 со :1- с..а со 01 (f)
о:: с СО (1) о N
11 со CQ (,) ;: t:
< (,)
о:: о:: с (7) "- +
(,) (,) <: >. ....
о :а t:: t:: t:: ..... ...........
(1) (1) r=:; е
::с >. >.0:: е
t:{ t:{(,) >. :1- 11
>< ::с ::c,.Q ::s 11 t:
со (1) (1) со 11
::s ::s о <: е
(1) О oCQ е <: :1- (1)
са :IC :IC g 11
о (1) <I.I..a et:> '-
.... a..c:--i a..r=:;
t:: о <:
.... С
....
::s
:а.
CQ
о
:IC
О
>.
t:{
(1)
::s
..а
f-o
(,)
О
::s
:s::
t:{ 2
о
са
о
со
t::
><
....
19 64
290 Расчет АШ21ШТ1UIlX систеАС [r А. 3 j.8.11] Расчет проводимости воздушных путей потока 291
........ ........ tQ == i i t.. ....... о)"
.,. ......... >- 00
м м с") с")
с-.1 с-.1 = I о..
I .... I М t:{ с::, с")
CI')
...... ....., о f-o С'1 -..... ....... (1) ...... 111f 111f
t::: .... :а
.... ... =
f.o ,.... t:{ .... ....
..... =
>< с-.1 (1)
I ...... Ef
\с .....
-.... t'З
:.: :с: th .....;J
cu о..
== ....... 11 \о
.е- I tl1 ,........,
..... ct О ..... + I
t о ..... .......
о о.. =: ch .... =
tt::> ......... .....
..... t.. (,) =
о о .. ......... ....... ......... f-o cq с::
Q. :1 50 а:;: ::е t.. .... (,) ==
t::: + :: ....... '"' о f-o
== t.. 2 f-o ..... =
1c-.1 :IC о t: ..... (,) Ifll
о (.) t:: о
........ (,) (,) О
ID «:) (1) са .........., ..5 о.. + =
о ......... ::r о :1: ..... + си tID
g. .........
..... Q == CQ о..
о.. Q О s:
::1- .е- м .... ::1- 4)
41 + :zs о == (1) с-.1 С: L...........I CQ
:а 11 са cq ......... 11 о
== о.. Mf-o 'С:>::е о .:: .s С: .....
... ..... t.. С: .....
<: ......... L...........I О I.Q
111 ...... ==D:: t:: <: ..... -=
== .. Q) ..5 са Q 1:)D
J-o .Е tJ:: ::eE-о :а .+ О :L о С ...
со (.) .........1;: CQ
f-o >- 2(.) CQ .... 11 О
-.... Q) MC'I) О s: Q О
Q D:: (1) :1: О :IC L...........I 11 ::s.. \о <: О
::1- а:;: м о.. ..а:1: О с:: cq 11 \о I
(1) \о :а
Ii t:{ .........(1) a:;: ..... .... :1: ::
(1) :а :а (1)0.. (1) 11 < :: f-o t::
о.. :а t'>f Q ... о.. ....
< ... са
С: а:;::1: t::(1) :1: ::1. ... О CU ::f
О >-Ъ а:;: ......... CQ
I;:CQ 11 .... t:;: .. O.J tQ
::е f-- О 0>- f-o
o t: G' Л " Q) 11 "
tQ о.. (1) < t:t.. :::r
.........OQ) с..С: ......... >- s: < s:
td (1) е 1;: .... . о.. (1)
== == t::{ (1)
= о.. t:{ t:{
С: ::е с :IC t.. t..
>-==
t::{
(.)
Q)CU
::eD"
==
..а о..
111 f-ol:{
:11: (,) = '"',
111
-е- о
tO ::Е :: -'с /'
Q, ==а:;:
J-o
41 t:{::
o::f
... b( CQ
41
:r О
u .....
tO :::s о..
Q, э,.
111 t:s t::
111 Co ><
...
g .:to
==
Q, "-')
41
ID
О
t::
tt
111
/:Q t:7)
t::! с.о «:::)
..
19.
292 Расчет .м.аенитных систем [fл. З ' 8 11] Расчет nрО80дим.остu 80здушных путей потока 293
"'" .........
.,. ,....... ,....... :. LC t Ф f:'
<::) ..... 6.. 6.. Q. t
c't) с"\8 О :s::
о
c't о t М -& Q.
-& -& c'f:) м 1::1:
....... '""" ::t: c't)
'о I ........ .: c't) o:s:: '-'"
'-'" ......... .:s: :: '-'"
c::s IN О О З 1:;
... :: c'-t ':'1 .... :I: .... ;: :s:
.... :I: :I:
:'s .:' <1) cl) Q) ::f
;:s + s s s
:.: t:J:: о
C'-t.... о о о
.... Q. Q. Q. Q.
() t:: t:: t:: \о
..... cl)
е 11 ..... Q.
О = "'" .::s: CQ
tt::> :I: t:J:: t:J:: о::: ........ I
... ........ !2
о (.J >< ,...., u u ....... '001 () O
Q. о ,.Q ,.Q 8Q .... ,.Q ......... :!! .........
...... <1) ......... <.о
t::: :::Е Q. ...... 1:1 .:' r- '-о t:{ r- ......... ::t: <.о
= I '"' + ..:-' c\j + ..... IN C\I + ,.Qt:J:: \о
cl) ......... <.о .... <.о +
t:( ,...., ..... C::I t:: ..... ......... е- :I:
со ...... IN О <.о с-. ..... = о Q.
О .... ... е- е
ID о ...... ('1') .... о .... t'I) ... ..... (1') .:' :Е ....
о о' I = ,.Q ....... .с .........
u с: ,.Q .........
Q, t:: c't) 1:; ...... ..... 1:; ::S:Q. .::s: =
t:: 1-0..1 О ::s: ее :f. о ..... ::1-
::s: = о е- ()а.> о
41 = ::1- t:: u t::' t:: t:: ::а::
:JS о' о ::1- :f. 11 ::f () ф
::с () ....... 11 11 о = 11 о о () (!)
... :а о ' ..... ::t: ::1- .:s: :I: 11 <: ::t:
= <: ;:Е cl) :Е :Е 11 о ::s:
:: со 1:; !2 ....... 11 <: < о Q. "
'"' о u О О t:{
(Q 00 + о <: '"'
1:1 <: :I: ....
:IC t:: !2 :I: = О <:
>< ::s:
о t:: s: о Q. О О ::с 1:; t:J::
со 1-..-......1 t:{ r-
\о .:: <1) C) ::s: ::
о Е со .... ::f:E
о () t:: О (!)
:: <1) со t:: .... :I: 00.
= О
() :I: ::1- (!) ::s: 0.<1)
u ::s: <.о \O
:аа.> :s: " ::s: <.о <.о o. (l) U
.... U () U .:s: 0.0
О О .:s: .:s: (!)t:{
....::s: <: :r I '"'
......... U О I:;:I: О
..а о. ()О . U О \о щl:;
...... c'i щl:; :S:
1:;1::1: c't) щ >. U
>. 1:; (!)
cl) ::!Е
::t: ::t ::s: ::т
r::= t:{::f
('Ijr:: :E:s:
0.=
('Ij::f cl)
t:::= :а
= >-('Ij ..а \о
:11: >.
= 1::1:Q. uo..
-& 1::1: t-. O
(Q
Q, Cl)::t: ::S
'"'
41 ::S::s: :: о
..ar:: 1::1:
... = r_ - 1 О()
41 """
:r ()::f COCl)
(.J о O
(Q
Q, ::S 0.::
= :: Со.
= 1::1: t:{
...
8 о .:I:
::с со =:s:
><
Q, о ><е:::
41 о. '-.
IQ ::
о t:: ::f
t::
t:(
= ...: \J
х
294
f.o
;:s
()
'о
О
Q.
t:::
Расчет N.QZIШТНblХ систеАС
:s:
...
C.J
О
::е
=
t:t
о
I:Q
О
Q,
41
:JS
:I:
...
=
:I:
'"'
as
=
о..
t:{
:с
:s:
=
::(
::1"
(1)
о..
о
(-00
I
:а
\о
о..
(-00
........
00
м
........
+ 1 <.0
..Е
........
........
<.о
+
....
..Е
.=
о
U
(1)
t:2"
=
о..
t:{
:с
=
::1
::10..
cl) cl)
о.. (-00 ....
о U V
(-000
I 5
-;;-
с,)
::r
....
.........
=
::1-
11
<
....
л
.--..
\о
=
:с
=
-&
as
Q,
'"'
(1)
:JS
:13
...
(1)
I:r
C.J
as
Q, ta
=
=
... .-:t-
C.J
о
:I:
>< k)
Q,
41
I:Q
О
t::
t:t
=
........
(j)
м
........
.........
........
<.о
+
....
.........
=
::1.
11
<:
х
о..
(1)
о
t::
8' 6
10 t::
tJ::
CQ
О
О
\о
I
........
<.о
10
с
tJ::
:с
о..
(1)
(-00
U::a
0\0
....
О о.. .........
(-oo
U,=
cl) о
t:2"
= U
11
:с =
<:
= :z::
::1=
1:;
0=
0..::1
\О.!:I
cl) (-00
o..
I
....
.........
Q
::1-
c't)
м
11
CQ
<:
=-
10 о..
cl)
м
........ о
t::
tJ::
О
О
........\0
<.о
10
10
С
+
Q
::1-
м
м
I
::zs
\о
>.
о..
(-00 tJ::
:с
0=
00..
(1)
U(-oo
C,)
= о
o..
t:{0
:с
= U
1:; cl)
= t:r'
::1а,
t:{
::1:С
cl) =
0..1:;
0=
(-00::1"
I
:с
tl
.s
.........
<.о
+
.........
[r А. 3
. 3-11]
........
10
.
м
........
6
=
tJ::
О
О
\о
I
tJ::
:с
о..
(1)
(-00
U::zs
0\0
>.
00..
(-oo
U,=
(1)0
g;
0..(1)
t:{t:r'
:с =
=0..
I:;t:{
= :с
::1=
1:;
=
:::1::1"
cl)
0...!:I
t
I
'..со..
cl)
=
::1.
11
со
<
tl
r'"""'"""1
........
<.о
+
<.о
I
<.о
+
+
....
&..........1
=
::1-
11
<Q
<
Расчет проводимости воздушных путей потока
295
.........
м
10
М
.........
О
о..
\о
(1)
о..
I
:а
\о
о..
(-00
e:s::
о
U
cl)
t:2"
=
0..0:
t:{:C
:C
=0..
(1)
= (-00
::I"u
::(0
(1)
0..0
O
(-00<1)
t:2"
:s:=
о..
Ot:{
о..:с
\0=
(1)1:;
Q..=
::(
::(
.......Cl)
,о..
1'-..2
:s:
tJ::
о
IO
+<.0\0
I
::а
\о
>-
о..
(-ООtJ:: +
:с
e:s:::E
00..
(1)
U (-00
U
а,е
t:{o
:C
= U
1:; cl)
= t:r'
::1а,
t:{
о:с
0..=
\01:;
cl) =
0..::1"
I
C\';)
:с
с:
....
.........
<.о
о..
U
.........
=
(-00
U
::r
=
о..
(-00
:с
U
(-00
(1)
=
\о
(1)
о..
=
(-00
U
О
=
t:{
о
о
о..
t::
....
л
.....
11
:s:
<.о
Л
.....
:s:
о..
t:
.......
:C
о о
М:С
U
.......
........
10
М
.........
........
<.о
+
,............-.
.....I
+
....
.........
=
::1-
10
11
<:
....
...............
е
::1-
(j)
с
11
CI)
<:
1'-..
........
10
10
М
.........
00
........
<D
10
М
.........
.........
........
.....
I
<.о
+
....
.........
=
::1-
с
11
ф
<:
о)
с
Л
11
......
=
<.о
V
......
=
о..
t:
.......
\о
r:::-
10
cv:>
.........
.........
м
........
........
........
'-о
+
........
'-о
+
....
.........
....
'--'
Q
::1-
(j)
...
с
11
=
::1.
10
11
....
<:
11
....
....
<:
=
'....
<:
C\I
.......
..-.,
.......
.......
296
'о
t:S
f-,
;:s
со
о
C::I..
О :s: t:{
tt> ... :I:
О
::
t::: :Е
=::
о ::
11:1 ::r
о
со
t:: ::
v ::е
:2!
::
... :::r
::
:: C::I..
'-
t'O О
f--
::
::
::.::
()
CJ
cr
::
:I:
о
I::t
(!)
111 );
:.е
111
-& ,.Q
«s f--
f' ()
о
,.
t ::
:r t:{
C.J
«s
Q. О
111 со
о
C::I..
8 t:
==
Q. joooo4
41
11:1 joooo4
О joooo4
t:: Х
t:t
=:
&:Q
Расчет маснитных систем
[rл. s
........ .--...
о"> О
u':) с.о
C\J C\J
ch
....... .......
.......
.... oo::t"
.....
I
cf:) ........
........ ...............
u':)
C'I r--
(/'J
о о
CJ
I +
I I
I
I u':) с:
.... .
о с/)
I
...............
C'I I 'О
oo::t" oq
с:
:! t:: 'и)
..о
11 oo::t"
<:
=
::1-
11
<:
C\J
........
.....
с.о
cf:)
.......
11]
Расчет проводимости воздушных путей потока
297
r
f
1:
k
.
I
t-
.
t?
It)
t
'O
-:-
3
.;:to
c:::r
.--...
с.о
........ х .........
C'I';)
с.о rl
.. C\J
....... ch
cf:) oo::t"
........ I .........
cf:) 1J1
.... 1: ........
........ ';;) ......... 1:
r--
I r-- ........ '(i)
cf:) о">
........
:: v
::е I 1: ::t:: C\J
l:lD t3 .v) ....... ......... с:
с';3 ......... ><
...... с:.о ';;)
::r CJ с';3
......... :I:
cl. te + wo :: с';3 Л
u':) о.. ::
о + ......... .. t:: 1:1
f-- C\J О + ...........
.... .--... о.. 'О
....... I + .... ::t::
:: 'OI ......... ........... со ::
1: I C::I..
r-- t3 I t::
:: C\J 11 u':) C'I +
::с .... 1: .... .--... t3
I ';) ........ ::t:: C\J
() ........... о з> .........
.--... с:
(!) C'I ...
cr I о"> I 'С;;
I C'I 11 C\J
:: 1: ' с:
';;) .... .........
:I: r.n О ......... 'О
О ............... 1: I + ........ 11
t:: I .........
::с C'I I с:.о с.о 'О
6 oo::t" + ::t::
о .........
:I: =
:I: ::1- = .... 11
.........
(!) ::1- с:
cr <: 11 ......
(!) < ...............
CJ .... (!) х Q)
>. t:{ t:{
'"' C\J '"'
>.
1:1
?Е
Q)
:::а
<о ..а
...
CJ
\4) О
::!:
::
t:{
.:t- О
со
о
о..
"> t::
tJ
> н
joooo4
х
.. t=:'
....... .--... ........
<o:t' I 'о
I ......... cf:) ..........
cf:) 'о
........ 11 ........ 11
.......
C'I
><: --..
, ::е Ic:.o ><:
........
...< о t:: oo::t" ::s
::с
:: :! о
с: -& ::с
:1- 11 :;:
-&
11 C::I..
'"' <:
C::I..
< '"'
:I:
oo::t"
cf:) t:{ :I:
(1) 1:1
........
(1)
C'I .--...
w>
.........
с..
(!) (!)
t:{
'"' '"'
I
.;:/: h) t'.i'
1---- .
...t:t
с&)
о о о
j....... i-----
. . .
j....... C'\I
\
\ \ \
\ \ ,
\. )
.... JJ"
JI'f
ЧI
\4') .::t- C\I
........
\с
<.о
м
.......- --..
\о
--..
:><:
::s::
:::s ::s
....... ""
:::а:::
d-: ::s::
I -&
о :s: ""
........ о..
rt:> ... ::t:: '--
о <.1
Q.. о ........ ""
t:::
:s: Л :I:
I:t ""
о t:{
ID ""
о ........
Q, '-о (1)
t:: .цр
::s: ..........
CI) cl. ::t::
:а t:: 1::s ........
:z:
... ..... =
:s:
:z: 11
1.. 11
<:
........
ct) ""
........
<.о
11
f.JJ)
(!)
t:{
'--
:s: !::)
:с
:s: ч:а
-е-
Q,
"'" 1::::)
CI) ..::t-
:JS
:z:
...
CI)
tJ' 1::::)
<.1
Q,
:s:
:s:
... I::::)
<.1 .::t-
О с-.. '" ....
=: I::::)
х
Q,
CI)
ID
О
t::
t:t ","
=
&:Q
t:::I
......'
,....".
<D
<D
М
.......,
\с
r--.
,....."
о
..........
IN 11
IN I <.о
...... ........
......
..;) :><: ::s:
:i.
11 ::s <.о
о ........
:::а::: 1::s
<: :s::
-& 11
""
cl.
'--
""
:I:
""
t:{
""
(1)
.......
(!)
t:{
'--
t-... 1:::)
"
"'1::1
цj \
\
1\
1\ \
r--..\ \1»)
[\. 1\.\
r"-.i', ""'1\
f:::;:
1-.. J
"'"
ЧJ
1:::)
1.Q..::i- t? с-..
;!: CIQ . t\a <::11
s:
I
......
......
I. I
C"I':)
......
.-;1 ::!:
.-;1
. ............... о
...... CJ
:а s:
:s I 1:lO :I:
...... О
t:
(,,) :::а:::
I .::S
= .... :а
о ............... :I:
'::,:: I :I:
:а 8 (!)
:s s: (!)
:zs = u
= :i.
= 11
Q) <: :s::
D" ::s
Q) о
CJ
с...
:I:
t:{ ::s::
iE t::
Q) :s::
:s ::f
..Q
(-00
CJ :Е
о (!)
:s ::s
::s:: .!:I
t:{ (-00
о CJ
са о
о ::s
о.. :s::
t:: t:{
о
:> са
О
cl.
r:::
.....;
>
><:
........
r--.
<D
М
.......,
с:
.;;;
:::s
"':)'Е:).
t3
с-..
'"
t:
"С;;
1::::)
С:::\
,....." ,....."
00 Q')
<D <D
м м
......., .......,
.!:I
t: Е--<
U
I о
::.::
t: u
о
+ t::
t::
<.о <.о I
+ + "".......
t: Э 52 g-g .....
t::
.!:I "
1: (-00 t:: +
u :s::-......,;
........ о ::f"" ....
<.о ..........
+ :::а::: .!:I :I:
CJ Е--<
U(!)
.... О О :I: .s
.......... 1:; :I: О
t:: Х ::.:: =
о..с; :i.
L.............. (!) (!)
t:: ::s:: са'" 11 \
= О.!:l
::s t:: Е--< <:-
" о о::: u
"" О
<: о.. са :::а:::
t:{ о u
'v О
:I: r:;
:s:: c:
t:: . .......
:s:: ...... ""
:::f
>.
(!)
::s
од
Е--<
U
О
::s
:s::
t:{
о
са
о
о..
t::
......
......
IJJ >
Х
300 Расчет Ма2нитных систем [ r.4. 3 1" 3-11] Расчет пpoBoaU tOCTU воздушных путей потока 301
.,. О ........ ....--... """"
с> , I
t-- с: ('\3 ..... tJ::
о::> с: о..
м ..() tJ:: с: м
(,) (!)
....... ('\3 Е-о ::а tJ:: ....... .......
'о а. (!) ....... ('\3
(1) tJ:: ::I: ::I:
f.o ::s 1:; :r * .а
(!) :s: t:;:
('\3 t:{ о- (!)
;:s о.. Q) Е- М 1:; ,.Q
о.. (!) ....." 1:; Е-
:s: с: ::s ('\3 (,)
..... :s: О О о.. О
........ :I: I :s: "' С ('\3 ..... ::с:
..... .....з (!) (,) 8 с: ' u
с :s: t:: 1:; < tJ:: I .....зl о
.. са ('\3 I t:;:
о u с: ('\3 ........ :I: cq С
Q. о о.. ('\3 ('\3 11
t:: С "' о- о.. I I tJ::
:s: :!. \:) .......... ('\3 ('\3
t:i ('\3 :I! t:{ Е- t::{ :I:
О :I: :I: I :s: :I: cq о.. <:
11:1 п ..Q::/ :s:: :r :s: tJ::
О са t:;: LC (,) t:;:,....., t:;:
Q, <: 11 :s: t::{ Ж 8 I:::! 11
t: ('\3 ....." l:lD
::1' О ::1" <: ......
CI) ..... :I: .. О ..... С (,) ..... ::с: <:
:а a.n (!) <: с: .а ....... .а........ 11 .... + :s:
::с :r Е- .а"' Е- .а ('\3 t::{
1\ :s: .....
.. (,) (,)Е- ..() :I:
:s: :I: tJ:: О :s: с> Е- 0(,) < It:: (!)
:r: .....з ('\3 (,) ::1- u :I:o 11 с:
'" cl. Е- :I: Е- О >< :I: о..
:s: (1) ><(,) 11 ::s
о.. '"- ('\3 0..0 0..>< 11 (1)
t:: О са (I)::c: :s:: (1)0.. с:
u t:: t::{ са (!) (.) I
.а <:
Е- Е- О О О 01:0
с: 1:; са С о
u ;: О о..
о С tJ::c
::с: (,)..... о.. t:{
(,) C';J (!) С ('\3 tJ:: :I:
О 1:0 :а I са :\3 :s:
1:; o.. 0:I: О :I: 1:;
t:: ::с: ::с: .а ::с: .а :s:
.. ::: О 1:; 8 01:; ::r
<:.е- (Д(!) <: tQo
"""" 1:; '"-
\о (!) ('\3 '1:; . "I::t'
t::{o.. ('\3 (!) C't:)o
'"- '"- t::{ );
о.. '"-
:s:
:11:
:s:
-& r--..
tO
Q,
'"' 'OQ
CI)
I/:)
t
:r ""
u
«s ::)
Q,
= I'f)t::s
=
..
==
х .....
Q, )С...
CI)
11:1
О .. (.о ....
с ..:t- tw)
c:::tc::::r .. c::::r c::::r «:::::1" ..
t:i
:s:
са
"
v B
I I I I
I iТ1 I
I I I I
.
..
....
1
I
'
L __ l.'
'/
302
I
0>::1
c:s
....
<u
:::s
<u
о
It)
о
=:
t
о
::Е
о
IQ
О
со
1::
CI)
:а
=:
...
==
=:
"'"
ccs
Расчет ,Ма2нитных систем
.......
;:!:
м
........
=..Q
o..f--
C
... ..Q
D:= f--
=
:I: О .
(1) CJ
::Е О О
о.. 1:;
о.. t:: t::
'"
O D:
f-- ""
0:1:
0:1: D:
O) 1:;
О'"
:I:
..Q 1:; =
1:;0 t:{
as t:: :1:
о)
= а.
(f) о)
<.о t::
D:C'-I
I 1
.. fQ [11
< о) <
0:= =
CJ:1: 1:;
f--D: =
0)0
D: f-- .
I:;CJf--О
(1)u o..
1::1:""C';3\O
Q) о.. се о)
о.. =
t:: ..,.. ""
о '"" .
О 1::1: tQ
.....
.....
.....
.
.....
о
(о
C"I
М
I
А
I
А
с';3
........
..Q
f--
CJ
О
CJ ..
o
1:;""
C
о..
D:o
""f-o
:1:""
:1:0..
0\0
I:;Q)
;0..
:1:с;
10:
=
"":1:
0..""
1::1:
:1: =
= cr
I:;
=С
:a
ce.....
о) "" .
o..f-- CJ
О о) =
f--tcr
. .......
ф(\")""
о)
\о
011
.....
I
011
I
............
il Ф
"
<
.........
C"I
I
C'I)
........
G'
t--.
М
........
.....
I
011
...............
<]IФ
I
I
...............
<]/Ф
+
.....
.....
cj
=
IФ :
=
"
<:
G'
==
:11:
==
-&
ccs
р.
"'"
CI)
...
CI)
:r
C.J
10
Р.
=:
=:
...
C.J
О
=:
><
р.
CI) 1 "
::1
О
t:
t::{
==
а::
[ r А. 8
t:::"
t--.
C"I
.
('1)
.....,
...
....
х
I <.O
t:: oo::t4
о
::1-
11
<
3 11]
Расчет nрО80ди.мости 80здушн.blX путей потока
о:
111
«s
...
О
==
«s
1:{
«s
(у)
CI)
t:{
<о .... .... .... ....
....
С
.... .... .... .....
C"I
С
.... .... .... ....
oo::t4 C"I
('1') се
.... .... .... ....
"
....... 00 tQ
Q:;' се
.. ..
.... .... .... ....
tQ
oo::t4OOC"a
--:с:с:
..... ...... ..... .....
о') oo::t4 М
C"I.....e
..
....... ..... ....
tQtQ
..... C"Ie
..
C"I..............
00 "i
.......
<] е се.....
6
::с
о..
Q)
О
t::
О
О
О
\о
=
""
о..
Q)
Q.
=:
f--
(J
О
=
1::1:
О
О
о..
t::
:s
О
t
?" t::
......tJ::
U
.........
'-=
f--
CJ
...............
Lt:)
+
C"I <:]
........
<.о
+
=
м
(о
+
t:: / <.о
oo::t4
t::
.........
м
........
.....
....
...............
..J
со
....
+
м
со
с)
t
t:: ;:о-
о')
(о
С
+
о
::1.
11
<:
х
c l <.O
oo::t4
t::
.........
C"I
.
М
........
..
.........
О
о..
О ..
= f--
: м
(1)
::а f-- =
=CJ:s
..Q О
('\S
0==
1::1:0
Q.
00
O f--
Oc;
D:o..
о..с=
t::
""=
CJf--=
=
=
::;'
Q
::1.
11
<:
=
:s
as
(\")
CJO)=
>.\0
о.. ........ = .....
\О=:;
=
:S:1:
t:{D:><
f--
*CJo..
0)00)
:>: =: се
,,><
.... о.. =
f-o.;u:S
CJ:ж:I:lI
О
:soce
со
=
1::1:=0
O:s",
=
O
o..CJI:::(
t::Q):E
. cr (1)
="",
::: 0......
':>1::1:.
:><:1:О)
::
z:
=
о)
=
CJ
Q)
cr
=
f--
I
+
/
...............
.(:)
11
<:
........
С
00
C"I
М
........
о)
::а
=
1:;
О =
t:: :s
1 D:
t::
..-< "
о
= :s
CJ С
:< ('\s 'v.;
1:1:
.. О
o..
о
E
(1) о..
1::1: о)
t.. r:::
303
::а
1:;
('\s
о.
'-
о)
f--
:I:
=
.........
I
I
........0
t:: С
'(i) е..
" .
11
= ..
I:::!
C"I =
+
<.0<.0
11
rt
с
v)
11
,,
304
Расчет Ма2нитных систем
."
";;.
r:.:
[r А. 3
'
63-11]
r.
Расчет проводимости воздушных путей потока
305
.,.
'о
10-
;:s
о
.C't)
о
t:::
::
...
()
о
::
t::t
о
11:1
О
о-
с
CI)
:а
::с
...
::
:r:
t..
' I
+
tl
.(:)
11
<:
.......
00
"""'"
2
00 о
Q.
(1)
t:
:а
('\s
Q.
'"'
(1)
f--
::с
::
(1)
I
+
I c.o
е- ::
............... 1:;
.(:)
..........
I
Ъ
(j)
""""'"
с:
'(i)
"
::
+
...
11
с:
'V;
11
l.
ЧТО пересекающиеся поверхности силовых трубок индукции и экви-
,. потенциальные поверхности должны быть взаимно перпендикулярны.
Предположим, что картина поля в соответствии с указанными
выше' принципами построена (рис. 3-51). Тоrда воздушный проме
жуток оказывается разбитым на h
параллельных «слоев» при высоте
каждоrо слоя, равной единице.
Каждый слой состоит из т TPy
бок индукции, а каждая трубка
индукции из п элементарных
объемов. Выделим один элемен-
тарный объем. Ero rеометрическая
проводимость
п
т
О
'"'
о
о..
(1)
t:
:а
1:;
('\s
о..
(....
(1)
f--
::с
::s:
.......
I
о
О
(j)
""""'"
с:
';;)
b.l
L\Л r . эл == ;
а
Рис. 3-51. К расчету проводи-
мости методом потенциальной
сетки.
(1)
::s:
::.::
u
(1)
::r
::s:
f--
t::
::s:
1:;
m
(1)
::а
:с ....
1:; с:
g ;1 ';;)
I 11
.. ..... >-. ....
t:::!
О
::s: :0=
U
('\s
(1) t:::!
t:::! О
(.... о..
11
..
::
.........
с.о
11
с>
:i.
11
<:
(1)
::а
::с
..
О ::s:
t: :0=
I
...
t:::!
О
::S:::S
U
('\s
(1)t:::!
t:::!0
(....0..
rде а и Ь соответственно сред-
няя ширина и длина элементарно-
ro объема.
Так как элементарные объемы в трубке расположены последо-
вательно, то проводимость трубки определяется из соотношения
Л r . тр
1
+ +
t1Л r . Э1 t1А r . Э2
1
+ ------------ ,
t1Л 1 '.эп
rде 1, 2, ..., п номера элементарных объемов в трубке индукции.
Так как проводимость всех элементарных объемов одинакова,
::=
:(
::
-е-
о-
t..
CI)
:а
::с
...
QJ
cr
U
о-
::=
::.
...
u
О
::с
х
о-
CI)
11:1
О
С
t:t
::=
а::)
то
л t1л r . тр
r. тр n
Если среднюю ширину а элемента выбрать равной средней дли-
не Ь элемента, то
1
t1л r . э == 1, а Л r т р ==
. n
Так как в слое т трубок индукции, то проводимость слоя
т
Л r . сл == i
п
а проводимость Bcero воздушноrо промежутка
т
Л r == h.
n
Таким образом, разбивая поле на элементы с одинаковой сред-
ней шириной и длиной, можно по числу таких элементов найти reo-
метрическую проводимость воздушноrо промежутка.
2Q....-64
306
т ехнолосия uзсотовления литых }.шснитов
[r л. 4
4 1]
и ЗсОТОВАение отливок
307
Методика построенuия картины поля подробно изложена в
[3 4], там же можно наити описание rрафическоrо метода для слу-
чая плоскомеридианноrо поля.
В заключение необходимо отметить, что rрафические методы
весьма трудоемки, и поэтому предпочтение отдается более COBep
шенному методу потенциальной сетки.
rЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
заливки, очищаются от земли 11 остывают на воздухе или на специаль
ных решетках, обеспечивающих равномерное охлаждение всех по
верхностей отливок. Мелкие маrниты остывают в формах. Для
средних и крупных отливок рекомендуется раскрытие опок и осты-
вание отливок на воздухе. Формы с отливками сплавов типа ЮНД,
как правило, раскрываются по завершении процесса кристаллиза-
ции, и ОТ lИВКИ остывают на воздухе. В случае получения н;доста-
точных маrнитных свойств отливки подверrаются термическои обра-
ботке нормализации.
Формы со сплавами типа ЮНДК24 Д.'1я любых" составов и лю-
бых размеров охлаждаются в земле до комнатнои температуры.
Эти сплавы весьма чувствительны к режимам охлаждения в процес-
се литья. Как искусственно замедленное охлаждение отливок, так
н их ускоренное охлаждение вызывают ухудшение маrнитных
свойств ПОСТОянных маrнитов.
Освобожденные от опок отливки откалываются от литниковых
систем вручную и подверrаются дробеструйной очистке, а затем
поступают на зачистку литников на наждачных точилах.
Отливка постоянных маrнитов в песчано-зеМJlяные формы прос-
та, но имеет ряд существенных недостатков: расход сплава на лит-
ники при литье в землю составляет от 50 до 90% массы отливок.
Метод литья в землю не обеспечивает получения отливок с доста-
точно точными размерами. Брак отливок по литейным дефектам,
усадочным раковинам, засорам, намывам, вскипам, утяжинам и
друrим дефектам часто достиrает значительной величины, что дe
лает этот вид отливок малорентабельным по сравнению с друrими
видами литья.
Сухие (стержневые) формы применяются для тех же сплавов,
что и песчано влажные формы. В отличие от последних они крепят
ся, упрочняются с помощью различных составов и подверrаются
тепловой обработке (сушке) и выдержке при температуре 1 oo
250°С.
Высушенные формы имеют высокую прочность, выдерживают
значительные rидростатические давления, возникающие при залив-
ке. Применение сухих форм и стержней вследствие их пониженной
rазотворности и повышенной rазопроницаемости облеrчает изrотов.
ление средних и крупных отливок, имеющих сложные полости. Эти
свойства сухих форм обеспечивают лучшее качество отливок посто-
янных маrнитов по сравнению с песчано-влажными формами. Бла-
rодаря большей прочности они им-еют меньшую высоту, что снижа-
ет расход формовочных материалов. В сухих формах маrниты осты-
вают медленнее, чем в песчано влажных, поэтому в них рекоменду-
ется отливать маrниты с переменным сечением и роторные маrниты,
работающие при значительных динамических наrрузках. Сухие фор-
мы не рекомендуется применять для тонкостенных отливок из-за
опасности образования трещин при усадке в процессе кристалли-
зации.
Во избежание образования на отливках приrаров следует при-
менять оrнеупорные краски.
Оболочковые (скорлупчатые) формы (песчаные с крепителС''vf,
Р3.;JрушаЮЩIIЧСЯ после заливки) рекомендуются для отливки посто-
янных маrнитов маЛоrо и среднеrо размеров. Формовочная CMt:Cb
Сводка расчетных формул
Основные расчетные формулы для определения маrнитной про-
ВОДllМОСТИ даны в табл. 3 4.
ТЕхнолоrия изrОТОВЛЕНИЯ литых
ПОСТОЯННЫХ млrнитов
4-1. изrОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК
ТехнолоrичеСkИЙ процесс изrотовления отливок постоянных Mar-
нитов состоит из приrОТОВ.lения литеЙных форм, плавки шихты 11
за.rшвки сплавом ЛИТ,ейных форм.
и зеотовление литейных форм
Литье постоянных маrнитов производят в песчано влажные, су-
хие (стержневые) и оболочковые (скорлупчатые) формы. П есча о
влажные фОрJ..tы применяют для малоответственноrо литья. В ка-
честве материалов для изrотовления песчаных форм служат квар-
цевый песок, таыбовская полужирная земля, латненская оrнеупорная
rлина. Формовочные материалы должны быть просушены. rлиннс-
тые и песчаные составляющие перемешиваются в смесительных бе
rYHax, увлажняются до содержания влаrи 4 5% и затем поступают
на формовочные плацы. Об.lицовочная смесь составляется из" све-
жих формовочных материалов, а в качестве наПО.пнительнои ис
пользуется оборотная (отработанная) формовочная" смесь. Оборот
ная земля очищается от металлических включении на маrнитном
сепараторе, просеивается на вибрационном сите и пропускается че-
рез землеразрыхлитель. ..
Процесс формовки производится по схеме: установка моделеи
на плиту, набивка форм, создание каналов для веНТllЛЯЦИИ, сборка
форм в стопки, заrрузка стопок rрузами. rOToBbIe стопы форм за-
ливаются расплавом.
Формы с мелкими и средними отливками из сплавов ЮНДК ос-
тывают в земле до комнатной температуры. Формы с крупными ОТ-
ливками из сплавов юнд разбираются через 5 1 О мин после
20*
308
т ехнолоеия изеОТО8ления литых .маен.иТО8
[Тл. 4
r
4-1] ИЭ20ТО8ление отливок 309
f
r
таиии с 15 % декстрина и с добавкой в качестве катализатора 0,6 %
t.ОРТОфОСфОРНОЙ кислоты (20% коицентрации).
I Собранные и скрепленные оболочковые формы с вертикальным
разъемом устанавливают в металлические контейнеры, промежутки
. между формами и контейнерами засыпают песком, rравием или
. формовочной смесью. Оболочковые формы заливают сплавом с тем-
;:пературой на 50 0 С ниже, чем при литье, в песчано-влажные
. формы.
В ЦНИИТмаш на базе древесных пеков, содержащих около
70 % фенолов и фенолсодержащих rрупп, разработан дешевый заме-
нитель пульвербакелита крепитель ПС-l (58% фенольноrо или
кнслотноrо пека, 30 % смолы Н2 18 (ТУ МПХ N2 1 53) и 12 % уро-
тропина) .
rазотворность крепителя ПС-l приближается к rазотворноети
пульвербакелита.
При изrотовлении оболочковой формы модель не только создает
нужную конфиrурацию маrнита, но и участвует в процессе форми-
рования самой оболочки. Большое значение имеет теплоемкость мо-
делей, поэтому материалами для моделей служат чуrун, среднеуrле
родистая сталь и бронза. Модель должна быть массивной, чтобы
сохранять тепло для образования оболочки достаточной толщины.
Точность и чистота поверхности моделей определяют точность и
чистоту отливки, поэтому точность модели должна быть на два
класса выше точности отливки. Чистота оформляющих поверхнос-
тей должна быть 8 1 O-ro класса, что достиrается их хромировани-
ем. Литейные уклоны обычно составляют от 30' до 10 и редко Z'.
Модельные плиты снабжаются толкателями для снятия полуформ.
В качестве толкателей MorYT служить сами модели.
Для уменьшения расхода крепителя применяют двухслойные
оболочковые формы, состоящие из двух слоев: первоrо прочноro
(облицовочноrо) толщиной 1 2 мм с мелкими зернами песка и с
повышенным содержанием крепителя и BToporo rазо.проницаемоrо
из смеси с более крупным песком и меньшим содержанием крепи-
теля и менее ПрОЧноrо. Вследствие небольшой толщины первоrо
слоя rазы леrко удаляются, не встречая большоro сопротивлеНИJJ
BToporo слоя.
Отверстия в отливках создают при помощи стержней, изrотов-
ляемых из тех же смесей, что и сами формы, но во избежание об-
разования rазовых раковин в маrнитах с меньшим содержанием
крепителя (более крупный песок КО16 с меньшнм содержанием
смолы). Литье в оболочковые формы позволяет:
получать отливки маrнитов с более чистой поверхностью и с
более точными размерами;
блаrодаря податливости формы и свободной усадке избеrать
rорячих трещин в отливках;
создавать высокое металлостатическое давление, не опасаясь
действия rидравлнческоrо удара струи во время заливки, и осу-
ществлять стопорную заливку форм с сифонным подводом ме-
талла;
получать отливки тонких сечений, свободные от засоров, иамы-
вов и искажения размеров в резУЛЬ1'ате деформации форм при за-
ЛИвке.
для оболочковых форм состоит из cyxoro KBapueBoro песка и тер-
мореактивных смол, в которые добавляются оrнеупорные материа-
лы и увлажнители. В качеСТВЕ: связующих при меняются синт( тиче.
ские смолы. Оболочковые формы для постоянных маrнитов изrотов-
ляются из KBapueBoro песка 1 К 100/200 и 2К 100/200, а также из
смеси песков марок 1 К 140/70 и 1 К 140/270. Может быть рекомен-
дован песок 2К 140/270 с низким содержанием rлинистой составля-
ющей. Пески с равномерным распределением различных по величи-
не зерна фракций на ситах 0,25; 0,16; 0,1; 0,063 мм обеспечивают
наилучшую чистоту поверхности отливок. rазопроницаемость обо-
лочковых форм в 6 раз больше, чем обычных.
.При изrотовлении оболочковых форм связующими служат фе-
нолформальдеrидные смолы, изотовляемые на основе фенола и ero
rомолоrов ксиленола, креозола и др. (фенольные пульвербакелит
Н2 15, 18, 109, 113; креозольные N2 20, 220, 235; фенолаксилеполь-
ная N2 17 и феноланилиновые N2 211, 214).
В качестве увлажнителей рекомендуется жидкий бакелит, фур-
фурол и др. Наибольшая ПР9ЧНОСТЬ форм обеспечиваается введением
комбинированноrо увлажнителя, состоящеrо из 50 Уа -Horo. раствора
ЖИДкоrо бакелита в фурфуроле.
Процесс изrотовления оболочковых форм состоит в оследующем:
модельная плита наrревается до температуры 200 300 С и опрыс-
кивается разделительным составом. В качестве разделительноrо со-
става рекомендуется силиконовая жидкость или более дешевая ка-
нифольно-битумная связка. Последняя представляет собой раствор
нефтебитума, церезина и канифоли в уайт-спирите с небольшим до-
бавлением трехзамещенноrо фосфорно молибденовокислоrо аммония,
На плиту с разделительным слоем опрокидывается из бункера
смесь состава: песок саблинский 1 К 140/70 ---- 70 % ; песок
lК. 140/270...... 24%; пульвербакелит --- 51 %; комбинированный ув-
лажнитель --- 0,9% или смесь состава: молотый хромомаrнезит 93 %;
ву львербакелит...... 3 %; бакелитовый лак...... 4 .
Для иаrрева модельных плит и спекания оболочек приме}JЯЮТ
HarpeB8TeJIЬHble печи. Предпочтительнее иметь плиты с индивиду-
альным электроподоrревом, контроль HarpeBa которых осуществля-
ется КОНТ8кТНОЙ термопарой.
После выдержки смеси на наrретой плите в течение ] 5 20 с
бункер поворачивают в исходное состояние, неприставшая масса
осыпается обратно в бункер.
Плиту с полутвердой налипшей оболочкой помещают в печь для
спекания. После выдержки в печи оболочек толщиной 4 6 мм в те-
чение 40 60 с (при 300 0 С) плиту выдвиrают из печи и rотовую
полуформу снимают с плиты толкателями.
rOToBble оболочковые формы собирают в той же последователь-
ности, как и сухие формы. Фиксаторами при этом служат впадины
и выступы на рабочей поверхности полуформ. Оболочковые полу-
формы скрепляют струбцинами, болтами или склеивают. В качестве
клея применяют состав: 40% сульфатно-спиртовой барды (плот
ность 1,24 1,28 r/cM 3 ) и 60% тонко размолотой оrнеупорной rлины.
Склеенные оболочковые формы выдерживаются под rрузом 1 ,5
2 ч. Для ускорения процесса склеивания применяют термореактив-
Вые клеи. Рекомендуется клей на основе крепителя МО-17 в соче-
r
310
ТеХНОЛ02ия изеотовления литых маенитов
[F л. 4
, I 4-1]
и З20fовленue отливок
311
При производстве постоянных маrнитов с целью получения
очень точных отливок с высокой чистотой поверхности МО1Кет при-
меняться заливка расплава в стеклянные оболочковые формы.
Наиболее распространено литье постоянных маrнитов в керами-
ческие формы, изrотовленные по выплавляемым моделям. В качест-
ве исходных материалов для изrотовления модельной массы здесь
используют стеарин и парафин. Равные по массе количества пара-
фина и стеарина расплавляются в сосуде, обоrреваемом rорячей
водой. После расплавления массы ее фильтруют и охлаждают дО
40 500C при интенсивном перемешивании. Коrда масса приобре-
тает пастообразное состояние, она заrружается в пресс-автомат.
Модельная масса может быть использована MHoroKpaTHo, если к
ней добавляется по 10% свежеrо парафина и стеарина.
Для изrотовления моделей маrнитов и элементов литниковой
системы модельная масса наrнетается прессом под давлением 0,5
0,6 МПа в предварительно подrотовленную пресс-форму. Перед
этим внутренняя полость пресс-формы протирается марлей, смочен-
ной трансформаторным маслом, затем пресс-форма собирается и
устанавливается на рабочем столе. После запрессовки модельной
массы пресс-форма охлаждается в холодной воде или на специаль-
ных столах холодилъниках.
Извлеченные из пресс формы модели охлаждаются в воде. За-
тем модели зачищаются, контролируются по размерам и собираются
в блоки. Для сборки блоков устанавливается стояк, к которому
припаиваются модели с питателями. Блоки покрываются оrнсупор-
ной суспензией, состоящей из rидролизованноrо раствора этилсили-
ката и пылевидноrо кварца (маршалита) . После нанесения суспен-
ЗИ,и на модельный блок Он присыпается слоем прокаленноrо кварце-
80ro песка и сушится не менее 4 ч. Описанная выше операция по
вторяется несколько раз для нанесения нескольких слоев оrнеупор-
Horo покрытия (для мелких отливок ---- 3, для средних и крупных
от 5 до 8 слоев).
Просушенные блоки поrружают в rорячую (около 90 0 С) воду,
rде происходит выплавление модельноrо состава. После просушки
на воздухе литейную форму помещают в опоку из нержавеющей
стали и засыпают молотым шамотом. На шамот насыпают тонкий
слой борной кислоты для спекания BepxHero слоя засыпки. Опоки
прокаливают в камерной электропечи при температуре 900 0 С не
менее 3 ч.
Прокаленные формы подают под заливку за 1 20 мин до
окончания плавкя.
Плавка шихты в открытой печи
. рамический), феррониобий с содержанием ниобия от 60 до 75 %.
Леrирование сплавов титаном предпочтительнее производить техни-
ческим титаном, раскатанным в листы или ленты толщиной до
7 мм тонкий прокат применяется для лучшеro растворения Тl
(б пл == 1820 0 С), но особо ответственные сплавы (типов ЮНДК35Т5,
toНДК40Т8) рекомендуется леrировать йодидным титаном (наибо-
лее чистым по химическому составу).
Леrирование ниобием следует проиэводитъ чистым металличес.
ким (металлокерамическим) ниобием, имеющим минимальное коли-
чество примесеА. Металлокерамический ниобий перед введением в
расплав должен быть тщательно размельчен (б пл ==2415 0 С).
Леrирование цирконием осуществляется введением в расплав до-
статочно мелко измельченноrо металлокерамическоrо циркония
(б пл == 1750 0 С).
Шихтовые материалы Fe, Со, Ni должны быть очищены от ме-
ханических заrрязнений и налетов окислов. Железо марки А пе-
'скоструят и отrолтовывают от окалины. Никель, если он окислен,
также пескоc;rруят.
Очищенные шихтовые материалы поступают на разрезку. При
плавке в печах, питаемых ..lамповым reHepaTopoM, рекомендуется
мелкая шихта (кусками 1&---20 мм). Развеска шихтовых материалов
производится на технических весах с точностью до 1,0 {'.
Выплавку производят в тиreльных индукционных печах емкостью
.по 60 Kr.
Мощность ('енератора индукционной печи должна обеспечить оп-
тимальную скорость ведения ПJIавки (1 1,2 мин на 1 Kr шихты).
Ускорение или замедление плавки вызывает повышенный yrap ком-
понентов сплава и ero заrрязнение, нарушает повторяемость хими-
ческоrо сплава от плавки к плавке и снижает маrнитные свойства.
Расплавление основных компонентов производится в следующем
порядке: на дно тиr ля поrружают кобальт; железо укладывают бли-
Ж б е к стенкам тиrля б перпендикулярно маrнитным силовым ЛИНИЯ!:f '\i'
лаrодаря чему оно ыстрее расплавляется; никелем уплотняют всю
шихту. После раСПJIа8Ления введенных материаов заrpужают титан,
ниобий, цирконий и медь. после по.лноro расплавления всех компо-
нентов в расплав вводят кусковой алюминий.
Для ЮН 14ДК24 температура расплава перед введением алюми-
иия должна составлять 1460 1520°C.
При более низкой температуре расплава после введеввя 8J1ЮМИ-
ния придется производить дополнительный HarpeB, а при бо.лее вы-
сокой может произоАти повышенный yrap алюминия и заrpязнение
расплава переrретой раэмяrченвой футеровкой тиrля плавильной пе-
чи. Обедненный алюминием и заrрязненный сплав ЮН14ДК24 ха-
рактеризуется серым цветом излома литников. Маrвиты с таким из-
ломом отбраковываются. Для сплава ЮНДК35Т5, отлитоro в кис-
лых (кварцитовых) тиrлях, этот признак не явnяется браковочным,
так как сплав всеrда имеет серый ИЗJIом.
Температура выпускаемоrо под заливку литейных форм оконча-
тельно rOToBoro сплава должна составлять для крупных отливок
1520 1540 0 С, дЛЯ средних отливок 1540 16000С, дЛЯ мелкоrо литья
1560 15800C.
в качестве шихтовых материалов при изrотовлении сплавов
для постоянных маrпитов типов ЮНД и ЮНДК используются
промышленные материалы: технически чистое железо марки А или
ЭП-355, никель электролитический марки Нl, кобальт марки КО или
KI, медь катодная электролитическая, алюминий марки АО. В ка-
честве леrирующих добавок чаще используется титан (rубчатый.
йодидный, листовой), цирконий И ниобий в штабиках (металлоке-
[Тл. 4
4-1]
313
312
т ехнолоеия изеотовления литых Jшенитов
и зеотовление ОТ ливок,
Контроль температуры производят ардометрами или радиацион-
ными пирометрами, в особо ответственных случаях рекомендуется
при менять термопары поrружения.
Рекомендуется непосредственная заливка литеЙных форм из пла-
вильноrо тиrля, минуя промежуточный разливочный ковш.
Наиболее вредными примесями для маrнитных сплавов являют-
ся уrлерод и кремний. Увеличение уrлерода в сплавах ЮНД на 0,1 %
вызывает ухудшение маrнитных свойств на 15 18%. КремниЙ и мар-
raHeu также снижают маrнитную энерrию сплавов.
В сплавах типов ЮНДК24Б, ЮНДКI5, ЮНДКI8, ЮНДК24 ОТ-
рицательное влияние yr лерода и кремния выражено еще более силь-
но. Содержание уrлерода в исходном материале не должно превы-
шать O,025 0,045%.
Вакуумная плавка в nлавuльно-кристаллизацuонных установках
Применение вакуумной индукционной выплавки маrнитных спла-
вов обеспечивает значитеJIьное снижение содержания в них уrлеро-
да, азота, кислорода, неметал-
лических включений, что повы-
шает их маrнитные свойства.
Анизотропные маrнитные спла-
f вы изrотовляют в специаль-
ных вакуумных плавильно кри-
сталлизационных установках
типа СКБ-7025 (рис. 4-1).
Установка представляет собой
вакуумную камеру 1, в Кото-
рой размещается плавильная
индукционна я печь 2 и печь-
кристаллизатор 3. Вакуумная
камера имеет верхнюю крышку,
на которой размещены доза-
тор 4, шарнирный ломик, тер-
мопара поrружения 5, смотро-
вые окна, мановакуумметр. На
боковой поверхности BaKYYM
ной камеры имеются вентиль б
для напуска aproHa, патрубок
7, соединенный с. трубопрово-
дом откачной системы, включа
ющей в себя форвакуумный Ha
сос ВН-4, бустерный насос
БН 2000, паромасляный насос
BH 2 (2 шт.). Вакуумная ка-
мера имеет выводы с Аакуум-
ными уплотнениями для кон-
тактной термопары 8 печи кри-
сталлизатора, водоохлажда-
Рис. 4.1. Вакуумная плавильно- емых токопроводов 9 к этой же
кристаллизационная установка. печи, и штока холодильника 10,
единенноrо с механизмом вытяжки. Кроме Toro, вакуумная камера
еет верхнюю боковую крышку, через которую проходит поворот-
oe уплотнение коаксиальноrо типа с высокочастотными токоподво-
ами к плавильной печи, укрепленной на кронштейне поворотноrо
плотнения, а также нижнюю боковую дверцу для установки и сня-
trия залитой литейной формы.
для изrотовления изотропных литых маrнитов применяются ва-
YYMHыe плавильно-заливочные установки типа ИСВ О,О 1 ОПИ
\(рис. 4 2), которые также представляют собой вакуумную камеру 1,
.а боковой крышке 2 которой установлен механизм поворота 3 пла-
t
Рис. 4 2. Вакуумная плавильно-заливочная установка.
.ильной печи 4. На верхней крышке 5 вакуумной камеры размещены
!'ермопары поrружения б, шарнирный ломик 7, смотровые окна 8.
8ерхняя часть вакуумной камеры несет патрубок с дозатором 9, пат-
убок с мановакуумметром 10, штуцером 11 для напуска aproHa и
:Датчиком 12 для измерения вакуума в вакуумной камере терм о-
_арной лампой (ЛТ-2). На боковой поверхности вакуумной камеры
.меется патрубок 13, соединенный через шибер с форвакуумным на-
,еосом 14.
Технолоrия производства отливок со столбчатой структурой в
Вакуумных плавильно-кристаллизационных установках типа
СКБ-7025 слаrается из следующих основных операций:
подrотовки и постановки литейной формы на холодильник в печь-
кристаллизатор;
навески и заrрузки шихты (Fe, Ni, Со в алундовый тиrель индук-
ционной плавильной печи, а присадочных элементов Ti, Си, AJ, Nb
в др. в секционный дозатор) ;
откачки вакуумной камеры до остаточноrо давления 13,3
1.33 Па;
314
ТеХНОЛО2UЯ изеОТО8Аения Аитых маенитов
[Тл.4
одновременвоrо разоrpева литейной формы в пеЧИ-КРИСТ8ЛJlиза-
торе до температуры 1600 16500C и расплавления шихтовых мате-
риалов в алундовом тиrле плавильной печи;
выдержки деrазации расплава под вакуумом из расчета 1 мин
на 1 Kr расплава;
отключения откачки, напуска инертноro rаза (aproHa) в вакуум-
ную камеру до давления 0,1 МПа;
введения в расплав (Fe, Со, Ni), имеющий температуру 15 C,
присадочных элементов из секционноrо дозатора: 1/3 Al, Bcero Тl, ос-
тальноro 2/3 Al, Cu, Nb, FeS и Се и доведения температуры расплава
до 160 16500 С;
заливки расплава в литейную форму печи-кристаллизатора;
выдержки залитой формы на холодильнике 5----1 О мин; кристал-
лизации залитой формы на холодильнике со скоростью вытяжки из
печи-кристаллизатора 2----6 мм/мин (в зависимости от состава
сплава) ;
Т а б л ид а 4-1
п ара.метры реЖU.Alа nAll8IU6h.o-зlJAU8ОЧНОЙ и nАа8аАЬНО-
КрUСТаААuзационной установок
Параметры теХНОJlorическOI'O режима
При провз-
ВОАстве изо-
ТРОПНЫХ
матнвтов
При производ-
Стае анвзо-
тропвыx
маrнитов
Время п.павltИ, МИН . . . . I . .
20---40 2()....... 25
(в зависимости от веса
шихты)
1 ---- 10 1 ---- 10
Давление при плавке в вакууме, Па .
Время разоrрева формы (режим про-
JC8пКИ), Ч . . . . . . . . . .
Температура разоrрева формы, ос . .
Время деrазации, мин/и . . . . .
Температура заливки сплава, ос . .
Время заливки, с (в зависимости от
массы расплава) . . . . . . . . .
Давление aproHa после проведения де-
rазации, МПа .........
Температура в рабочей зоне печи-кри-
сталлизатора, ос . . . . . . . . .
Температурный rраднент по Harpeвa
JlЮ на выходе из рабочей зоны, oС/см 2 .
Время выдержки залитой формы на
хол.одильнике после запивки, мин
Скорость вытяжки холодильника с за-
литой формой (в зависимости от состава
сплава), мм/с .........
0, 1
85().....900
1
1550
1{}",-,,15
0,3----0,5
160{}...-..1650
1
160{}",-,,1650
5----10
0,1
0,1
30
1600
100
2----6
,
и Э20ТО8ление ОТ ливо/(
315
разreрметизации вакуумной камеры и выемки формы с отливкой;
охлаждения rотовой отливки в песке до температуры 1 oo
С.
Затем отливки маrпитов откалыва я от прибыли и направля-
я на ДaJЦJвейmую обработку.
Параметры теХНОJlоrическоrо режима плаВИJlЬНо-заливочной и
"uаВИJlЬно-кристалпизационноi установок приведены в табл. 4-1.
!
ИзеОТО8дение пoCTO Mй2НUToв с напраВАеННОЙ
1qJUCТlJAAU'leCtcOu структурой
,. Одним из наиболее производительных методов изrотовления Mar-
витов с направленной кристаллизацией является заливка и кристал-
лизация их в печах сопротивления, позволяющая кристаллизовать от-
;ливки значительных размеров (70Х30Х 150 или 40Х80Х200) при
Jобеспечении маrнитных параметров, превышающих требования [ОСТ
"17809-72.
Шихтовые материалы расплавляют в индукционной печи и зали-
вают в керамическую литейную форму, установленную в печи-крис-
таллизаторе на медный водоохлаждаемый холодильник. Литейная
форма в своем основании не имеет дна и расплав при заливке He
посредственно соприкасается с холодильником. Скорость кристалли-
:зации при этом методе зависит от теплопроводности сплава, интен-
:снвности отвода тепла, сечения и высоты отливок и составляет при-
мерно 2,3 мм/мин.
В настоящее время находит применение метод внепечной крис-
таллизации сплава, залитоrо в предварительно HarpeTble до 1300
1350ОС формы. Этот метод эконом ически представляется наиболее
целесообразным для маrнитов неболъших сечения и высоты, так как
ори этом отпадает необходимость в установках кристаллизаторах и
уменьшается трудоемкость механической обработки. Литейная фор-
ма помещается в камерную печь сопротивления и прокаливается в
течение 3 4 ч, в том чиеле при температуре 1300----13500 С не менее
1 ч. Затем форма извлекается, ставится на ХОЛОДНJIЬник, представ-
пяющий собой стальную плиту, и заливается расплавом, приrотов-
пенным в индукционной плавильной печи.
. Для цолучения направленности в отливках па высоту более
60 мм стальные плиты изrотовляют водоохлаждаемыми. Этим спо-
собом производят маrниты из сплава ЮН 15ДК25БА с максимальной
удельной энерrией до 30 кДж/м З И из сплава ЮНДК35Т5АА
3 1----36 кДж/м З .
Анализ технолоrии изrотовления JlИТЫХ маmитов показывает, что
наиболее перспективным является метод направленной кристалли-
зации.
Осуществление направпеквой кристаллизацкв прпменительно к
процессу изrотовления литых постояиныx маrnитoв требует опреде"
ленноrо метода плавки шихты: сначала в печь эаrружается стекло
для наведения шлака, затем Со и жеJlезо; после их частичноro рас-
плавления заrружается Ni и медь; ПОСJlе их ПОJlНОro расплавления
печь отключается и с поверхности металла снимается шлак; затем,
316
Технолоzuя иэzотовленuя литых MazHUT08
[Тл.4
6 4-1]
и З20товлен.ие отливок
317
если металл в ванне сильно бурлит, т. е. температура ero слишком
высока, необходимо дать ванне выстояться при отключенном reHe-
раторе, чтобы снизить температуру металла перед введением в Hero
Ti и Al; далее в ванну заrружаются предварительно подоrретые Ti
и AI, металл тщательно перемешивается, снимаются остатки шлака,
замеряется температура и металл выливается в ковш. Церий подает-
ся в .струю металла, после ero введения металл в ковше перемеши-
вается и разливается по формам. Эти последние операции надо про-
изводить быстро. Отстаивание металла в отключенной печи или в
ковше с целью снижения ero температуры и очищения от шлака
может привести к дополнительному yrapy Ti и AI, поэтому получение
низкой температуры в основном осуществляется в процессе плавки.
Для изrотовления отливок с минимальными припусками на шлифов
ку целесообразно использовать метод точноrо литья по выплавляе-
мым моделям.
tl процессе плавки и литья необходимо обеспечить:
1) получение металла заданноrо химическоrо состава;
2) получение отливок высокой плотности, с мелким зерном;
3) создание в процессе кристаллизации и охлаждения отливок
условий, не допускающих появления в них высоких напряжений, ве-
дущих к образованию трещин.
Для выполнения первоrо требования обычно стремятся к мини-
мальному yrapy элементов в. процессе плавки, для чеrо компоненты
следует заrружать в определенном порядке (в зависимости от тем-
пературы их плавления и склонности к yrapy). Очень важно при
этом не переrревать металл, но вести плавку интенсивно; выливать
металл в заливочный ковш при расплавлении последней заrрузки (это
особенно важно, если в состав шихты входят склонные к yrapy Ti
н Аl, заrружаемые в последнюю очередь).
Для выполнения BToporo требования также необходимо не Пе-
perpeBaTb металл с тем, чтобы температура металла при заливке бы-
ла невысокой, но вместе с тем и не очень низкой, чтобы на отливках
не образовывалось большоrо затупления yrnoB и кромок за счет сни-
жения жидкотекучести металла.
Для получения в отливке мелкоrо зерна наиболее рациональным
является режим: заливка металла в подстуженную форму (при тем-
пературе 700 6000C), а после затвердевания отливок (время за-
твердеваниSl определяется экспериментально) установка в печь с тем-
пературой 800 7000C и последующее охлаждение вместе с нею до
температуры 100 0 С.
В качестве литейных форм для маrнитов, изrотовляемых MeTO
дом направленной кристаллизации, наиболее целесообразно исполь-
зовать керамические. формы (на основе этилсиликата+маршалит),
применяемые в Процессах прецизионноrо литья по выплавляемым мо-
делям и состоящие из полости, соответствующей по конфиrурации
будущей отливке, и формы для ЛИтииковой системы. Для получения
формы собирают модель отливки с моделями литниковой системы, об-
разуя модельные комплексы (блоки), изrотовленные из леrкоплавко-
ro модельноrо сплава. На модельные комплекты наносят оrнеупорное
ПО15рытие, состоящее из нескольких слоев оrнеупорной массы. В ка-
честве модельноrо состава используется обычная смесь нз 50% па-
рафина и 50% стеарина.
По высыхании последнеrо слоя керамическоrо покрытия модель-
ный сплав выплавляют или выжиrают и прокаливают полученную
керамическую форму в специальных ящиках с засыпкой «жакетах:.
для возrонки CTaTKOB модельноrо сплава и удаления друrих rазо-
образующих веществ. .
Конструктивные варианты корковых форм перед их использова-
нием проходят двухстадийное испытание. Предварительное испыта
ние: rотовая форма укрепляется в никелевой «лодочке» И HarpeBa-
ется до температуры 900 1300°С и заливается расплавом с темпе-
ратурой 1650°С. Окончательное испытание: форма ставится на
медный водоохлаждаемый поддон и вместе с ним вводится в рабочее
пространство силитовой печи, наrретой до температуры 1475° С, и за-
ливается расплавом с температурой 1620 16500 С. Если форма вы-
держала заливку, вариант приемлем для производства.
Установлено, что температура стенки керамической формы
должна быть равной 1380°С, т. е. близкой к температуре со.пидуса
сплава, а температура заливаемоrо металла равной 1600°С. Если
будет выдержан этот режим, то направленность кристаллизации в
отливке достиrается полностью по всей высоте. Однако полностью
направленную кристаллизацию в отливке можно ПО.1JУЧИТЬ 1I путем
HeKoToporo переrрева металла. Проведение плавок с заливкой пере
rpeToro до температуры 1650° С металла в форму, заведомо «холод-
ную» С температурой внутри 1300° С (при температуре печноrо
пространства, равной 1400° С, дает хорошую направленность кристал-
лизации по всей высоте отливки. Кристаллы получаются крупнее.
neperpeBaTb металл выше 16500 С не следует, так как резко увели
чивается yrap элементов сплава; что приводит к резкому снижению
маrнитных свойств. .
Определение времени кристаллизации можно производить прос-
тым способом: реrулярно, через 5 мин, в полость залитой формы по-
rружать тонкий металлический стержень щуп до тех 1J0p, По!\а он
не упрется в затвердевшую поверхность. Установлено, что отливки
с сечением 80Х80 мм и высотой 300 мм кристаллизуются в течение
1 ч 10 мин. С уменьшением высоты отливки уменьшается и время
кристаллизации; так, например, при высоте 120 мм время кристаJ!
лизации равно 30 мин. С уменьшением поперечноrо сечения время
кристаллизации увеличивается потому, что поверхность соприкосно-
вения с холодильником достаточно мала, отвод тепла от ЖИДl{оrо
металла становится меньше, кристаллы растут медленнее и зерно
становится крупнее. При прочих равных условиях в верхней части
отливки сечением 20Х50 мм и длиной 220 мм был получен моно-
кристалл с сечением 10Х 18 мм и высотой 50 мм, в то время как
у отливки с диаметром поперечноrо сечения, равным 100 мм, крис-
таллы имеют диаметр 6 7 мм. В нижней части отливки образуются
мелкие кристаллы, расширяясь снизу вверх.
При изrотовлении литейных форм с двойными стенками с целью
повышения аккумуляции тепла и поднятия температуры подоrрева
до 1400 1450°С возможно изrотовление маrнитов значительных раз-
меров н массы. Способ вне печной заливки может стать перспектив-
ным и в этом отношении и с точки зрения механизации. В дальней-
шем данный способ, возможно, мож т стать основным для изrотов-
ления маrнитов определенных типоразмеров.
318
т ехнолоеия изеОТО8ления литых маениТО8
[Тл.4
,
"4-2]
Термическая обработка СnAa80в
319
О средней производительности современных установок при изrо-
товлении литых постоянных маrнитов можно судить по данным
табл. 4-2.
результатам японских исследований на сплаве ЮНДК24 этим мето-
JtOM удается получать маrниты 0 20 мм, длиной 400 мм с Wmax
-= 53,5 кДж/м 3.
Т а б л и ц а 4-2
Сплавы
Получаемая
структура
Тип установки, печи
ПРОИЗDОДН-
тельность,
кr/ч
4-2. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СПЛАВОВ
ТИПА АЛЬНИКО
Сплавы на основе системы Fе Ni-АI-Со относятся к rруппе
дисперсионно-твердеющих сплавов, высокая коэрцитивная сила ко-
торых обусловлена r+ + 2 превращением, проходящим по меха-
низму спинодальноrо распада. Фаза это твердый раствор на ос-
Нове Ре или в случае сплавов, содержащих Со на основе РеСо; фаза
&'2 твердый раствор на основе NiAl.
В результате распада структура сплава представляет собой
однодоменные анизотропные выделения ферромаrнитной -фазы, рас-
положенные вдоль направлений (100) кубическоrо кристалла в сла-
бомаrнитной 2-матрице. Такая структура обеспечивает однодомен-
ный механизм перемаrничивания и, следовательно, высокую коэрци-
тивную силу.
Задачей термомаrнитной обработки является создание таких ус-
ловий Т+ + 2 pacnaдa, при которых анизотропия формы и маrнит-
ная изолированность -выделений были бы максимanьн,:, а также
создание в случае высококобальtовых сплавов маrнитнои текстуры.
Все сплавы на основе Fe-Ni-Al обладают низкой теплопровод-
ностью и высокой хрупкостью. Поэтому на всех этапах термообра-
ботки должны быть приняты меры для предотвращения растрескива:
ния маrнитов а именно должны быть обеспечены медленныи
подоrрев MarH ToB и медленное охлаждение их до комнатной темпе-
ратуры.
Процесс термообработки маrнитов заключается в следующем.
Отливки наrреваются в печи до температуры однофазноrо состоя-
ния и выдерживаются при этой температуре в течение времени, не-
обходимоrq для полноrо растворения присутствующеЙ.Б литом ма-
териале а-фазы. Далее отливки извлекаются из печи и помещаются
в поле электромаrнита для термомаrнитной обработки. Весь про-
цесс термомаrнитной обработки делится на два интервала: охлаж-
дение от температуры закалки до 8000С и охлаждение в интервале
температур 800 700 0 С. В верхнем интервале температур необхо-
димо обеспечить скорость охлаждения, достаточную для Toro, чтобы
не Mor произойти высокотемпературный распад с выделением а фа-
зы, ведущей к резкому снижению маrнитных свойств. В нижнем ин-
тервале температур скорость охлаждения должна обеспечит проте-
кание процесса распада твердоro раствора: + '. Здесь . мел-
кодисперсные выделения ферромаrнитной фазы, обоrащенной Fe и
Со, а неферромаrнитная матрица, обоrащенная Ni и Аl. Этот
распад происходит в сплаве в довольно узком интервале температур
(800 7000C), причем эффективное действие }Аэ.rнитноrо поля, за-
ключающееся в ориентировании зародышей -фазы в напраВJIении
поля, имеет место в еще более узком интервале температур (8()()",,-,
7800 С). Наилучшие результаты дает изотермнческая обработка с
изотермой в области температур 800 70OO С. После термомаrнитноА
ЮНI3ДI<25БА С направленной НК-3М 4,6
ЮНДК35Т5БА кристаллизацией 1,2
То же СКБ-7025
ЮНДК35Т5БА :. :. СКБ-7046 1,6
ЮНДl(35Т5 Равноосная Плавильная печь 43,2
ИО-I02
ЮН14Дl(24 :. То же 43,8
ЮН15Дl(24 :. :. :. 43,5
ЮНДК15 :. :. :. 43,9
ЮНДК18 :. :. :. 43,9
ЮНДl(40Т8 :. :. 43,1
ЮНДК42Т2 :. :. :. 43,0
ЮНД4 :. :. :. 44,0
ЮНД8 :. > :. 44,0
Наиболее высокие маrнитные характеристики достиrаются на мо-
нокристаллах сплава. Известны следующие методы получения моно-
кристаллов: 1) метод Чохрапьскоrо; 2) метод Бриджмена; 3) метод
зонной рекристаллизации.
Первый метод заключается в выращивании на затравке моно-
кристалла из расплава. он позволяет получать строrую ориентацию
монокристалла в кристаЛJJоrрафическом направлении (100). Ориен-
тация задается затравочным кристаллом Toro же сплава с идентич-
ной кристаллической решеткой. Возможности метода оrраничены.
Монокристаллы получаются только цилиндрической формы и малой
длины. Этим методом фирма с:Филипс:. (rолландия) получила моно-
кристалл сплава тикональ с Wmaж 44 кДж/м 3 , а монокристалл
сплава альнико с Wmaж 39,7 кДж/м 3 . В СССР дЛЯ этой цели ис-
пользуется установка с:Редмет-l:..
Второй метод заключается в вытяrивании кристаллизующеrо
слитка из зоны обоrpeва в специальном тиrле, обеспечивающем пре-
имущественное зарождени и рост одноrо центра кристаллизации,
находящеrося в более блаrоприятных расположении и условиях по
сравнению с друrими зародившимися центрами. Таким методом по-
лучены монокристаллы с Wmaж 46,4 кДж/м З .
TOД зонной плавки позволяет получать крупные монокристал-
лы со столбчатой структурой, приrодные для промышленноrо приме-
нения. Осуществляется этот метод на мноrопозиционных установках
зонной плавки, конструкция которых учитывает специфические тре-
бования процесса зонной перекристаллизации маrнитных сплавов. По
320
т еХНОАоеия отовАения AиTЬtx .мlUHиTOв
[Т А. 4
Режи.ч тер.чообработки сплавов
Марка сплава
Режим
по оrрева
Режим
HarpeBa,
ос
Режим охлаждения
Изотропные:
ЮНД4 Не требуют 1100 Охлаждение на спокой-
ЮНД8 дополнитель- 1280 ном воздухе
ЮНТС ной терми- 1280
ЮНДК15 ческой 1280
ЮНДК18С обработки 1200
Анизотропные:
ЮН13ДК24С от 20 1280 До 900 0 С от 900
IОН13ДК24 дО 800 0 С 1300 на воздухе, до 650 ос,
ЮН14ДК24 за 6 8 ч 150 200 15 25
IQH 15ДК24 ОС/мин ОС/ мин
юн 14ДК24Т2
ЮН13ДК25А
ЮН 13ДК25А
ЮН14ДК25А
IОН13ДК25БА
ЮН14ДК25БА
ЮН 15ДК25БА
Анизотропные, ти-
тана 5% и выше:
ЮНДК31Т3БА 1260 Подстуживание до 900 0 С
ЮНДК34Т5 со скоростью 200 0 С/мин
ЮНДК35Т5Б
ЮНДК35Т5 1260
ЮНДК35Т5БА
ЮНДК3817 1230
ЮНДК40Т8 1230
При м е ч а н и я: 1. Время выдержки l!PB натреве ПОД закалку опреде-
40 мин; ДЛЯ анизотропных с твтаном до 2 --- в пределах 1 90 мин; для
2. Изотермическую маrнитную обработку проводят в расплаве сввнца,
з. Напряжеииость маrивтноrо поля --- для взотропных маrнитов не менее
," 4-2]
Термическая обработка сплавов
321
т а б .ТI и ц а 4-3
на основе системы AI-Ni-Co
Режим маrнитной обра- Режим отпуска
ботки
; Режим охлажде- Оптимальная
изотермв- ния после отпуска масса маrни-
термической ческая Темпе- Время, Та. кr
обработки обработ- рат ура, ч
ка мин ос
580 2----4 На спокойном 0,05 1
воздухе 0,05 1
0,0 1
1 ,00 1,5
1 , 00--.-1 , 5
Охлаждение 580 4 Вместе с печ ью 1 ,OO I,5
в маrнитно 630 2 до темпе ратуры 0,50 1 ,0
поле 580 8 не выше 100 0 С,
630 2 не менее 10 ч 0,50 1 ,0
580 8 ----
590 30 ----
560 30 1,50 2,0
590 30 ----
560 30 1 ,50 2,0
630 2 О ,50 1,0
580 8
Охлаждение 8000 10 640 2 Охлаждение 0,3----0,5
в маrнитном вместе с печью
поле 560 ---- до комнатной
800o 10 650 5 температуры 0,3 0,5
.... 560 20 не менее 12 ч
8100----10 675 0,5 0,05 O,08
830 О ----1 О 650 2
585 16 0,05 0,08
560 20
ляется Maccoi1 н колеблется: для изотропных маrнитов в пределах 10.....
аннзотропных с титаном свыше 5% в пределах 20 90 ,fин.
оловв или соли.
160 кА/м и для анизотропных маrнитов в пределах 160 280 кА!м.
21 64
322
ТеХНОАоеuя uэеотовления литых HиTOB
[r А. 4
, 4-3]
Обработка поверхностей литых .маенитов
323
обработки производится отпуск. Во время отпуска происходит даль-
нейшая ферромаrнитная изоляция ' фазы и возрастает коэрцитив-
ная сила маrнита. Режим отпуска следующий: 6400С 2 ч и 560 0 С ----
8 ч. .
На разных стадиях технолоrическоrо процесса в металле возни-
кают внутренние напряжения. Накапливаясь, эти напряжения в оп-
ределенный момент MorYT превысить предел прочности материала и
привести к образованию трещин. Исходные литейные напряжения
MorYT быть в значительной мере ослаблены отжиrом отливок по ре-
жиму: HarpeB с печью от комнатной температуры дО 800 0 С, выдерж-
ка в течение 8 ч и охлаждение с печью до комнатной температуры.
Во избежание возникновения сильных термических напряжений при
термообработке HarpeB следует вести ме ленно, особенно в u области
низких температур. Лучше Bcero осуществлять непрерывныи HarpeB
со скоростью примерно 100 0 С{ч дО 800 0 С. Термический удар, приво-
дящий к возникновению внутренних напряжений, имеет место при
переносе отливок из печи с температурой 800 Q С в печь с температу-
рой 1240 0 С. Опыт показал, что наилучшие результаты получаются
при непрерывном HarpeBe до температуры закалки в одной печи. При
отсутствии такой возможности следует использовать промежуточный
подоrрев в друrой печи при температуре порядка 950 0 С.
Важным этапом технолоrии термообработки является процесс
охлаждения в электромаrните. Относительно высокая скорость
охлаждения на этом этапе необходима для создания структуры спла-
ва, обеспечивающей высокие маrнитные свойства. Сопутствующие
этому процессу термические напряжения MorYT быть уменьшены пу-
тем создания более paBHoMepHoro охлаждения в объеме маrнита.
С этой целью маrниты в электромаrните тщательно утепляются со
всех сторон асбестом, отверстия отливок перед термообработкой за-
делываются смесью асбеста и rлины. Наиболее опасным является ин-
тервал температур ниже 800 0 С, коrда в MeTaJ1JIe уже про изошел рас-
пад. Именно в этом интервале температур чаще Bcero образуются
«холодные:. трещины. Чтобы предотвратить их образование, надо за-
1Санчивать процесс термомаrнитной обработки при достижении теМ-
пературы 7000С [4-1] и сразу помещать маrниты в печь, наrретую
до температуры отпуска, и производить отпуск. Охлаждение после
отпуска должно быть по возможности медленным. Маrниты не сле-
дует извлекать из отпускной печи при температурах выше
I 000 С.
К числу изотропных сплавов, не обладающих маrнитной тексту-
рой, относятся сплавы ЮНД4, ЮНД8, ЮНТС, ЮНДКI5, ЮНДКI8,
ЮНДК-18С (rOCT 17809-72). Основные этапы термообработки этих
сплавов состоят в медленном подоrреве от 20 до 8000 С, HarpeBe до
температуры существования однофазноrо твердоrо раствора и охлаж-
дении с критической скоростью, обеспечивающей оптимальные усло-
вия Т+ + 2-распада. Для сплавов с повышенным содержанием ме-
дИ (ЮНД8) и для сплава с кобальтом (ЮНДКI5) рекомендуется
отпуск.
Режимы термообработки сплавов приведены в табл. 4-3.
Сплавы ЮНТС и ЮНДК18С имеют низкую критическую ско-
рость охлаждения, что дает возможность получать высокие маrнит-
ные свойства на маrнитах массой более 1 Kr.
Сплавы с большим содержанием кобальта имеют точку Кюри вы-
ше температуры распада Т+ + 2. Если распад проходит в при-
сутствии маrнитноrо поля, поле ориентирует выделение ферром ar-
НRТНОЙ -фазы в одном направлении, создавая тем самым м аrнит-
ную текстуру, что характерно для сплавов ЮНДК24, ЮНДК24Б,
ЮНДК24Т2, ЮНДК35Т5, ЮНДК40Т7, ЮНДК24Т8. Оптимальными
условиями для Т+ + 2-распада являются:
1) для сплавов, содержащих не более 2% титана, охлаждение
из состояния однофазноrо твердоrо раствора 2 с критической ско-
ростью в интервале температур 900 7000C;
2) для сплавов с 5% и более титана изотермическая маrнит-
ная обработка.
Особенностью сплавов, содержащих кобальт, является наличие
в интервале температур 1200 85OOC превращения 2 2+y, кото-
рое отрицательно сказывается на маrнитных свойствах. Поэтому
охлаждение в этом интервале температур нужно проводить с опре-
деленной скоростью, обеспечивающей подавление у-распада. В том
случае, коrда в структуре литоrо материала нет у-фазы, возможно
проведение низкотемпературной обработки с HarpeBoM до темпера-
туры 950 1 ООООС. Однако такая обработка' возможна лишь для
маrнитов с равноосной структурой, так как условия охлаждения
после кристаллизации отливок со столбчатой структурой не MorYT
обеспечить отсутствия у-фазы.
Термообработку можно проводить в люб х печах, обеспе;иваю-
щих заданный температурный режим, имеющии температурныи пере-
пад рабочеrо пространства 5----100.
4 . ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕН ЛИТЫХ МАrнитов
ш лифованuе
Особенностью литых сплавов для постоянных маrнитов являет-
ся их высокая твердость, хрупкость, низкая механическая прочност
склонность к сколо- И трещинообразованию. Раньше шлифование
было практически единственным методом обработки поверхностей
литых постоянных маrнитов.
Для получения маrнитов с заданными размерами ..полученные
заrотовки подверrаются механической обработке (шлифовке). Шли-
фование производится после термообработки, при этом соблюдается
следующий порядок операций: шлифовка отверстий, шлифовка по
наружному диаметру, шлифовка торцов.
При шлифовке образовывается большое количество сколов. Для
их уменьшения вводится предварительная шлифовка, т. е. снятие ос-
HOBHoro припуска с «.сырых:. отливок:., обладающих меньшей, че
у термически обработанных, хрупкостью. Перед предварит льнои
шлифовкой можно произвести отжиr отливок, что еще больше об-
леrчит процесс шлифования. После предварительной шлифовки
оставляют припуск 0,5 0,7 мм. Однако количество сколов даже в
этом случае остается все еще значительным. Дальнейшие меры по
снижению сколов следующие:
1. Введение фаски по наружному и внутреннему диаметрам, сни-
маемоЙ после предварительной шлифовки. (Это OДHOB eMeHHO по-
21*
324
Технолоеия изеотовления литых маенитов
[t А.
.\ I -a]
Обработка поверхностей литых маенитов
325
ложительно сказывается и на термообработке, так как острые кром-
ки являются местом концентрации термических напряжений.)
2. Снижение подач на rлубину при плоской шлифовке до 0,01......
0,005 мм. .
3. Шлифование торцов маrнитов при различных способах уста-
новки в крецлениях их на станке, а именно: . ")
а) установка в rнездах специальноrо приспособления; .;
б) установка на маrнитной плите станка с креплением в планках;
в) установка на плите станка маrнитов, залитых в rипс.
Ни один из этих способов не обепечивает полноrо устранения
сколов. Наиболее существенным для качественноrо шлифования Mar-
нитов является:
тщате.ТIьная балансировка и правка шлифовальных KpyroB при
установке их на станке, правильный выбор шлифовальных KpyroB по
твердости и зернистости, достаточно малые подачи на rлубину, пра-
вильное чередование операций шлифования, минимальный съем при
окончательной шлифовке после термообработки. Припуски на обра-.
ботку деталей из маrцитных сплавов составляют значительную вели-
чину (от 0,5 до 12 мм). Обработка выполняется на универсальном
шлифовальном оборудовании электрокорундовыми круrами на кера-
мической связке Э24-36С 1 К или (предварительное, rрубое шлифова
ние) мяrкими круrами на бакелитовой связке (46-60СМ 1 СМ2Б)
(окончательная доводка на размер). Характеристики KpyroB для ос-
НОВНЫХ видов шлифования сведены в табл. 4-4.
На стойкость KpyroB и условия выбора абразивноrо инстумента
влияет: марка обрабатываемоrо материала, жесткость системы
СПИД, дисбаланс Kpyra, высота Kpyra. Если интенсивность съема
выдерживается постоянной, QaCTOTa вращения детали не влияет на
стойкость Kpyra. Чем интенсивнее режим шлифования, тем меньше
стойкость между правками. С увеличением площади зоны шлифова-
ний твердость понижается. Чем больше диаметры детали и Kpyra и
чем толще Kpyr, тем меньшей твердостью он должен обладать. При
плоском шлйфовании периферией Kpyra необходимо при менять бqлее
твердые круrи, чем при плоском шлифовании торцом. С понижением
скорости резания и с уменьшением подачи твердость Kpyra должна
быть повышена. Крупнозернистые круrи нужно выбирать более
твердые чем мелкозернистые. При механической подаче круrи выби-
раются более мяrкими, чем при ручной. Сухое шлифование требует
более мяrких KpyroB, чем мокрое. Тонкое чистовое шлифование про-
изводится более мяrкими круrами, чем шлифование предварительное
(обдирочное). На жестких станках можно применять более мяrкие
круrи, чем на станках, дающих вибрацию.
Износ рабочей части Kpyra зависит от вида шлифования, ма-
териала шлифовальноrо Kpyra, твердости структуры, связки, размера
зерна, режима шлифования и друrих факторов.
Износ больше у KpyroB с более крупным зерном. Установлены
следующие расчетные коэффициенты сравнительноrо износа в зави-
симости от зернистости применяемоrо Kpyra:
Характеристика
Вид шлифования I Абразив
Т а б л и Ц а 4-4
шлифовальных КРУёОВ
I Зерннстость I Твердость
Зернистость. 80
Коэффициент
сравнительно-
ro износа 2
50 4 О 25 18 12 6 5 3
1 ,5 О , 8 О , 6 О , 5 О , 3 О , 25 О , 15
Связка
Крyrлое Э и ЭВ КиВ 25---40 CMl CM2
Внутреннее Э в ЭВ К 16----25 Cl CTl
Плоское Э и ЭВ К и 5 25 0 СМl CM2
Бесцентровое Э и Э5 Ки5 25 40 ' CMl C2
При м е ч а Н Н е. Чем меньше номер структуры, тем больше нзнашнвает
ся Kpyr.
При м е ч а н Н е. При чистовых операциях рекомендуется повышать ха-
рактеристику Kpyra на ОДНН номер зернистости Н одну ступень твердости.
Удельный расход абразива рассчитывается по формуле
Qa
q == ------ ,
Qи
r де Qa масса изношенноrо абразива, r; QM масса снятоrо Me
талла, r.
Удельный расход абразива колеблется в значительных пределах
в зависимости от режимов обработки и составляет 0,08 на режиме
Vf(== 10 м/мин, 5==20 мм/проход. t==O,1 мм/проход и 0,13 на режиме
Vf(==22 м/мин, 5== 10+20 мм/проход, t== 0,1 мм/проход, удельный рас-
ход абразива возрастает. Эти данные относятся к сплавам ЮНДК15,
ЮНДК24Б и др. по rOCT 17809-72.
При шлифовании сплава ЮНДК25БА в зависимости от режи-
ма шлифования удельный расход абразива находится в пределах
0,29 0,53.
. По трудоемкости обработки маrнитные сплавы разделяются на
три rруппы:
1) леrкообрабатываемые (ЮНДКI5, ЮНДК18, ЮНI5ДК24,
ЮН14ДК24Б) ;
Оптимальным абразивным инструментом для обработки сплавов
типа ЮНДК является Kpyr на керамической связке ЭБ40СМ2К6.
Шлифование алмазными круrами зернистостью 120----140 на
связке 51 с концентрацией алмазов 50% применяется лишь при до-
Водке маrнитов до 1 12-ro классов чистоты при снятии припуска
до 0,01 мм на режимах: скорость Kpyra Vf(== 12+ 15 м/с, продольная
подача 5==3 м/мин, rлубина резания t==0,005+0,007 мм. Алмазные
круrи на металлической связке для обработки маrнитов не ПрИrодны,
так как они быстро наrреваются, засаЛИ8аются и на обрабатываемой
поверхности появляются «ПрИЖОI'И».
326 Т ехнолоеия UЗ20товления литых МЛ2ниТО8 [fл.4
Т а б л и ц а 4-5
Режимы шлифования
Наименование I rруппа rруппа rруппа
операцнн режнмы Мl N!l 2 N'l3
Плоское шлнфо- Скорость Kpyra, М/С 2Б---3О 25---30 25 30
вание
CK0j.0CTb хода стола,
м мнн:
предварительная 06- 16---22 10---16 8 12
работка
окончательная обра- 8 12 12 &--.8
ботка
попеhечная подача,
мм двойной ход:
а) керамические кру- 2...4 2 4 1 3
тв
б) бакелитовые круrи 4...12 4---10 2 8
Подача на врезание,
мм/проход:
предварительная об 0,05---0.1 0,03---0,05 O,OI O, 03
работка
окончательная обра- 0,оз......о,05 0,01---0,03 0,05 O,OI
ботка
I(pyr лое шлнфо Скорость Kpyra, М/С 35---50 35---50 35 5O
ванис (наруж- Скорость изделия, м/мин 25 35 25 35 25 35
нос) Про ольная подача, 0,8 2 0,5 2 0, I,5
м мин
Попе ечная подача, 0,03---0,1 0'01......0'03 О, 01......0 , 03
мм ход
Бесцентровое Скорость Kpyra, м/с 15----35 15 35 15 35
шлифование Скорость изделия, 7 15 10---14 6----8
мм/мин
Продольная подача, О,()5......(),08 О, 02....(). 04 0,01......0,03
мм/об
Удвоенная rлубина реза- О, ()6......(), 1 о..оз......о, 05 0,01 0,03
ния, мм
Уroл поворота ведущеrо 1---3 0,5---2 O,O25 1,5
Kpyra, трад
Внутреннее шл и- Скорость Kpyra, м/с 10---25 10 25 10 25
фование Скорость изделия, м/мин 15---40 15 0 15...30
ПРОДОJ1ьная подача, 6 8 4---6 2 5
м/мин
Подача на Врезание, 0,6.....().8 0,4---0,6 0,2......0,4
мм/мин
6 4-3]
Обработка поверхностей литых маенитов
327
т а б л и ц а 4-6
п роuзводuтеЛЬflОСТЬ шлифования
Внд шлифовання и тип станка
Теоретическая производнтельность
в зависимостн от применяемых режимов.
мм З /мин
А Б В
Плоское, станок 3Б722 2070 1500 6000
Плоское, станок 3756 30 140 60 300 56 400
Плоское, станок 372Б 1600
Kpyr лое 660 2240 1440
При закреплении деталей в станок должны выполняться следую-
щие требования:
а) детали должны быть размаrничены:
б) при установке заrотовок на маrнитной плите следует с трех
сторон укреплять их стальными планками.
Оснастка для шлифования не должна допускать изrибающих
усилий; не допускается крепление маrнитов по острым rраням и yr-
лам. Д.ТIя сохранения постоянноrо и paBHoMepHoro зажимноrо усилия,
а также с целью снижения вспомоrательноrо времени, особенно в
MHoroMecTHblx приспособлениях, рекомендуется применять rидро-
пластмассовые и пневматические элементы крепления.
Большой практический интерес имеет предложенный r. А. Мар-
тыновым новый производственный способ обработки литых маrни-
тов резанием с искусственным подоrревом заrотовки до температуры
850 9500C. В качестве режущеrо инструмента применяются резцы,
оснащенные пластинками твердоrо сплава Т15К6. Оптимальные reo-
метрические параметры режущей части резцов, определенные экспе-
риментально, составляют у== + 100, а== 120, л==оо. Скорость резания
v==30+50 м/мин, rлубина t до 3 мм, подача 5==0,1+0,2 мм/об.
Пр чистовых опер?циях режим следующий: v==60+80 м/мии,
t==0,08--:""0,15 мм, 5==0,5--:-1,0 мм/об.
При объемном HarpeBe заrотовки дО 800 0 С и режиме резания
v==20+40 м/мин, 5==0,1 +0,15 мм/об, t== 1,2 мм качество поверхности
соответствует 6 MY классам чистоты по [ОСТ 2789-59. При ин-
дукционном HarpeBe чистота поверхности примерно на один класс ни-
же. Точность обработки соответствует 5-му классу, что допустимо,
так как операция токарной обработки с HarpeBoM заrотовки являет-
ся предварительной и выполняется до термомаrнитной обработки.
Производительность обработки составляет 50 60 см 3 /мин, что в
30 40 раз превышает производительность при шлифовании.
2) средней трудности (ЮНI4ДК25БА, ЮНI4ДК25А);
3) труднообрабатываемые (ЮНДК40Т8, ЮНДК35Т5).
Режимы шлифования приведены в табл. 4 5.
Большинство изделий шлифуются по 2 3-MY классам точности
:C; Ta 1 работанной поверхности "\1&----7, на доводочных операци
Средняя производительность для круrлоrо шлифования состав-
Jlяет 370 ммЗ/мин, а плоскоrо шлифования ---- 200 ммЗ/мин. Средняя
пр й он ( з А водительность шлифования по режимам различных предприя-
ти , Б, В) представлена в табл. 4-6.
Электроэрозионная обработка
. Электроэрозионная обработка используется для операций про-
шивани отверстий (в основном цилиндрических) и резки заrотовок.
Эти операции являются предварительными для получения заданных
328
т ехнолоеия изеотовления литых маенитов
[ТА. 4
, 4 3]
Обработка поверхностей литых M HиToв
329
75 200
18----20
3 1
5
1000 2000
ЗО lОО
Сущность ее заключается в использовании эффекта направленноrо
анодноrо растворения под высокими плотностями тока, создаваемоrо
между электродом-инструментом и обрабатываемой деталью. При
прохождении постоянноrо тока через электролит (растворы солеЙ)
происходит растворение анода (детали) и выделение водорода на
'поверхности катода (инструмента). Продукты растворения анода
удаляются струей электролита. Между деталью и электродом-инстру-
ментом сохраняется определенный межэлектродный зазор, через ко-
торый протекает электролит. При электрохимической обработке от-
сутствует механическое воздействие инструмента на деталь, что ис-
ключает возможности появления трещин, сколов и прижоrов. Этим
методом можно обрабатывать плоскости, наружные и внутренние по-
верхности тел вращения, фасонные поверхности, прошивать отвер-
стия и резать заrотовки.
В качестве электродов-инструментов для электрохимическоrо
шлифования ИСПОЛЬЗУЮ1СЯ абразивные круrи на токопроводящей ме-
таллической связке, а для резки и прошивки отверстий металли.
ческие электроды (латунные, стальные).
При использовании абразивных KpyroB на металлической связке
износ инструмента по сравнению с обычным абразивным шлифова-
нием сокращается в десятки раз. Л1еталлический инструмент практи-
чески не изнашивается, так как служит лишь для обмена зарядов, но
нноrда в результате коротких замыканий выходит из строя.
Электрохимическое профильное шлифование осуществляется на
модернизированном плоскошлифовальном станке модели зr71М.
в качестве режущеrо инструмента используются шлифовальные кру-
rи ПП250Х25Х75, ЭВI6, связка СЭШ-П, К==50%. Режимы шлифо-'
вания: скорость резания v==35 м/с, подача: продольная 5 прод :-::
==5 м/мин, поперечная 5поп==2 мм/двойной ход стола, rлубина t==,
==0,05+0,15 мм, напряжение и==12+15 В, ток 1==100+250 А.
Электрохимическое профильное шлифование не дает сколов и
трещин, чистота обработанной поверхности соответствует 8 9 MY
классам, точность :t 0,02 мм. Производительность труда по сравне-
нию с абразивным шлифованием увеличивается в 1,5 2 раза (до
500 1 000 ммЗ/мин). Стойкость шлифовальноrо Kpyra выше стойкости
абразивных KpyroB в 8 10 раз. Процесс правки практнчески отсут-
ствует, но необходима балансировка Kpyra.
Электрохимическое шлифование внутренних цилиндрических от-
верстий про водится на модернизированном для электрохимической
обработки внутришлифовальном станке модели 3А227. Режущий ин-
струмент шлифовальный Kpyr, токопроводящий, связка СЭШ П,
ПП20Х30ХI0, ЭВ8, К==50%. Режимы шлифования: v== 15 м/с, час-
тота вращения Kpyra n == 12 600 об/мин, плод == 70 + 80 об/мин, s поп ==
== 0,05 мм/двойной ход cTo:la, и == 10+ 12 В, I до 250 А.
Чистота обработанной поверхности V 8 9, точность 2 3 ro клас-
сов. Производительность труда по сравнению с обычным абразивным
методом шлифования увеличивается в 1 ,5 2 раза, стойкость приме-
няемых шлифовальных KpyroB в 1 o 15 раз выше абразивных.
Круrлое наружное электрохимическое шлифование маrнитов про
водится на модернизированном станке модели 312М. Чистота обра-
ботанной поверхности V 8 9. Точность обработки 2 3-ro классов.
Режимы шлифования: инструмент ППЗООХ 40Х 127, СЭШ 2, К316,
форм и размеров заrотовки под последующую окончательную обра-
ботку. Чистовая электроэрозионная обработка маrнитов малопроиз-
водительна. При электроэрозионной обработке возникают сетки мик-
ротрещин (дефектный слой иноrда достиrает 0,5 0,8 мм). Качество
поверхности не превышает 1 3-ro класса чистоты. При прошивке
отверстий небольшоrо диам тра наблюдается увод инструмента н
значительный ero расход (до 100% массы снятоrо материала).
Для прошивания и резки постоянных маrнитов используются ла-
тунные или медные электроды-инструменты необходимой конфиrу-
рации и размеров. Кроме латунных и медных электродов использу-
ются также электроды из специальноrо rрафита марки ээr. Ра<:ход
электродов-инструментов зависит от обрабатываемоrо материала, ма-
териала электрода, режимов обработки, условий прокачки рабочей
жидкости. На rрубых режимах расход латунных электродов состав-
ляет до 100%, а rрафитовых до 40% массы снятоrо материала.
Операции прошивания, кольцевой вырезки выполняются методом
трепанации полыми электродами с небольшим отходом металла. У да-
ленные электроэрозионным способом части заrотовки используются
при переплавке. При прошивании и разделке отверстий в литых Mar-
витах применяются следующие режимы: ток KopoTKoro замыкания
3 8 А, напряжение 220 В, ток 0,5 А. Производительность обработки
100----800 ммЗ/мин, чистота поверхности 1----3-й классы, точность
0,1----0'5 мм.
Анодно-механическая обработка
Анодно-механическая обработка используется в основном для
высокопроизводительноrо разрезания заrотовок из маrнитных пла-
вов и обработки плоскостей. В качестве электродов-инструментов для
резки используются стальные диски, а для обработки плоскостей----
диски из чуrуна СЧI5-32. Рабочая жидкость (электролит) ---- водный
раетвор жидкоrо стекла плотностью 1,3 с 5%-ной добавкой эмуль-
сола нли машинноrо масла. Добавки эмульсола или масла снижают
прочность прилипания стекла, не снижая производительности про-
цесса. Метод име т высокую производительность, но из-за налипания
жидкоrо стекла эксплуатация оборудования затруднена. Расход ин-
струмента при анодно-механической резке составляет 5 15 % массы
снятоrо материала. Режимы: напряжение 32 В, рабочий ток 100 А,
. частота вращения 1400 об/мин. Ширина резца равна утроенной тол-
щине диска (2,5 4 мм). Основные показатели обработки сле-
дующие:
Напряжение,
В
22----32
1 12
Ток, А
остнrаемая чнстота
обработки
Производнтеol'ЬНОСТЬ.
мм' /МИН
Электрохимическая размерная обработка
Электрохимическая размерная обработка является перспектив-
ным методом обработки литых постоянных маrнитов типа ЮНДК.
330
т еХНОАоzия изеОТО8Аения Аитых .м HиToв
[ r А. 4
6 4 4]
и зеотовление АЮтодо.м пАастическо(J дефор.мацuu
ЗЗl
К==50%, линеЙная скорость Kpyra t1K==35 м/с, скорость стола t1CT==
1,5 м/мин, nизд==33 об/мин, /==0,05 мм/двойной ход стола и==
== 12 14 В, J 200 А. I '
П рорезаНUе пазов и резка заеотовок осуществляется н а модер-
низированном универса ьно-заточном станке модели 3А64. Процесс
разрезания совмещенныи, т. е. наряду с электрохимическим процессом
в межэлектродном зазоре протекают эрозионные процессы. Электрод
инструмент ---- металлический диск толщиной 0,5 0,6 мм, диаметром
250 300 мм. Режимы резания: V д иска==45+50 м/с VCTO.JIa==
==10 20 мм/мин, и==15+18 В, /==100+500 А. Чистота 'обработан-
ной поверхности V 5 6. Ширина реза 1 ,2 1,8 мм в зависимости от
сечения заrотовки. Производительность процесса 300 800 мм 3 /мин.
Эдектрохи.АСическое прошuвание отверстий в маrнитах произво-
дится на модернизированном вертикально-сверлильном станке модели
2А150. Нерабочие поверхности электрода-инструмента изолируются
поливинилбутиралем. Производительность выше, чем при электро-
эрозионном методе. Чистота обработанной поверхности V 6----7. Ко-
нусность не более 0,1. Режимы обработки: частота вращения инстру-
мента ПИВ == 1400 об/мин, подача инструмента Sив ==2+3 мм/мин, дaB
ление электролита р==0,3+1,2 МПа, и==12+14 В, J до 1500 А,
межэлектродный зазор б==0,2+0,5 мм.
При электрохимическом шлифовании рекомендуется применять
менее аrрессивный электролит, например водный раствор КNО з (7%),
NaN0 2 (0,5%).
При резке заrотовок электрод-инструмент (диск) должен иметь
толщину не более 0,5 мм. Диски необходимо предварительно отжечь.
Расход электродов-инструментов (дисков) при резке маrнитов
состаВляет 5----10% массы снятоrо материала.
При проектировании оснастки под rибку (при чистом изrибе)
придерживаются соотношения
Но (1 ---- 2'1')
r==
2'1'
и учитывают пружинение сплава при rибке. Средние значения уrлов
пружинения даны в табл. 4-7.
Таблица 4 7
Средние значения уелов пружинения при еибке
Orношеиие внутрениеrо Уrол rибки
радиуса rибки к толщине
материала 1200 900 600
Доl 10 20 30'-
3 20 30 40
5 30 40301, 50 30
8 50 60 30' 80
10 60 80 90301,
4-4. изrОТОВЛЕНИЕ МАrнитов ИЗ СПЛАВОВ АЛЬНИКО
МЕТОДОМ ПЛАСТИЧЕСКОЯ ДЕФОРМАЦИИ
Наиболее простым и потому чаще применяемым методом дефор-
мирования является rибка литых заrотовок в открытых штампах. rи-
бочные операции практически MorYT быть применены ко всем спла-
вам типов ЮНД, ЮНДК. Литые затотовки, например, сплава типа
ЮНДК при применении метода пластическоrо деформирования под-
верrаются последовательно следующим операциям: HarpeBY, rибке,
термообработке (маrнитной), отпуску, шлифовке.
Для получения качественных маrнитов скобообразной конфиrура-
ции необходимо придерживаться условия
Но
r';;?:.- ,
2
rде Но толщина изrибаемой заrотовки; х радиус кривизны в вер-
шине маrнита.
Между толщиной изrибаемой заrотовки Н о, радиусом изrиба х
и поперечным сужением Ф существует зависимость
Ф == Но
2 (r + Но)
При расчете необходимой длины заrотовки маrнита нужно при-
держиваться следующей методики определения ее размеров.
Радиус R нейтральной по механическому напряжению линии в
миллиметрах определяется по формуле
R == r + Xs,
rде r радиус rибки, мм; s толщина материала, мм; х...... коэффи-
циент, который зависит от отношения радиуса rибки к толщине за-
rотовки (табл. 4-8).
Т а б л 11 Ц а 4-8
Коэффициент х в зависимости от отношенuя радиуса
еибки r к толщине заеотовки
,/s
х
i
r/s
j
х
I
r/s
х
0,1 0,323 0,7 0,4 3 0,463
0,2 0,340 0,8 0,413 4 0,469
0,3 0,356 1 0,421 5 0,477
0,4 0,367 1,2 0,426 6 0,48
0,5 0,379 1,5 0,441 7 10 0,5
0,6 0,389 2 0,455 и более
Длина развертки определяется по формуле
1tcpR
Lp == 180 t
rде ер центральный уrол дуrи изrиба.
Химический состав литых сплавов альни и альнико нормирован
rOCT 17809-72 и представлен в табл. 4 9.
ЗЗ2
т ехнолоеUf1, изеотовления литых маенитов
[ r л. 4
4 4]
и зеотовление методом пластическоtl деформации
333
о')
со
::r
==
t::;:
\о
t-c
(:)
;::1
;z::
.Q
tS
:3
:3
.Q
о:::
Q:)
с
Q:)
о:::
Q)
ts
....
(:)
':3
:3
=-:
.
;,-
s
'"
:3
><:
Q)
Q)O:
:l!U
::s::
Q
0:'0: >. (01 I
,«10::
"",=('I)r:: Q)
Q)O:
«1(01=0 uc:QQ) :l!U
==o. 5t
=«1(01 ::s::
, ,
и' ,
=и=-: «1
Q. :2I :r
\00:
=-:=(oIQ. 1:;«1
r::&;Ui:> C:Q= 01-0
=1:;(1: «Iu 1-0
f--c«lo Q.o U
(OI=-:
,
'о '.lIQ)
Q)('I) ис:;о
0«1=
(01
Lt;)
Lt;). 00 <.О
20: I I 1 I I ,о. I I I I I I I f
8.=
:: IJ:) Lt;)
с .... с.
.... с
00
'(1: f
0= I I I I I I I I I I I I I
=",
:с Lt;)
с
'i
(01 с':) Lt;) с':) с. м
=
Q) = f. f f с
::I! ""
Q) (01 I I I I I I I I I I I
:: Lt;).
с. с. с
с ....
Q)
с с с Lt;) . Lt;).. Lt;) Lt;).. Lt;).. С С С
C:Q (01
О .lI v; о) с <.О. CJ:) .. tJi
:: &; 1.. i
«1 I I I I I I I I I J. J
'" с с Lt;) Lt;). Lt;) Lt;) Lt;). С..
...... О '00. ri gi . .
C:Q с':) М .
c\s .... ....
(01
U
О 1 1 Q с. Lt;) Lt;) Lt;) Lt;) с.. Lt;) с Lt;)
U с; . I j. С':).
i I I Х. с':)
о: Q) J I J
:1:
=-: Lt;). С.. Lt;)
CJ с':) 1'-. с':) .. с':) .... .. с':) с':) r:-> cr)
Q)
:r
::
::I! с с с с с с Lt;). Lt;) Lt;) С Lt;) Lt;) с.
= .lI с':) . Lt;)" .
>< &; 00 1 о) Lt;) с':) Lt;) с':) с':)
Q) т i 1 1 i 1 1 т т
=-: I I I
:: с.. с.. с с с Lt;) Lt;) 80
:I: 00 0)" «> ;f r:-> ;j. . .
с':) .... .... .... .... .... .... ....
------------
с. cw: с с
<.О" Lt;) - Lt;) с 1/) Lt;) Lt;) с с Lt;) ....
,С .... с ! . 1:
:: 1 i Т о') i i I i i о) 00
l l I I
00 с с Lt;) Lt;). 11:).. Lt;).. С 1'-..
. С':). 00. 0). tJi
:: .... r-- r-- t'oo t'oo 00 t'oo 100 r--
"" "" u <
=-:C:Q < < I.Q
оо"" U Lt;) 1/)
«11:; 00
Lt;) 00
r:: :2 ....
U 00 u t:t: t::{ t:1: t:1: t:1: t:t: :2 t:(
t:1: t::{ t::{ t::{ t::{ М М Lt;) :!: с':) t:1: с':)
.... .... .... .... ....
:I: :I: :I: :I: :I: :I: :I: :I: :I: :I: :I: 5: :I: :I:
Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q
I . , /.;С;
ии U 00:
'о: ::QJ О ::QJ
::r Q,:ro: 00: c..:ro: =«1
"" \00:: =-:::11'"" =«1 =-:::"" C:Q =
C:Q= 1:;"" C:Q= =-: ""и
«I U 01-0 "" Q.O
Q.o 1-0 О"" Q. о""
U (OI ro
I I I r I I I , r I I
с. oot' Lt;). ..... .....
.
1 .... .... I i I I . I I
I с! о)
с .... с с с
с':) с':) i Lt;). Lt;) Lt;) с. LQ С С
:! i J Lt;) I j J t'oo. f f
J J
с. с. Lt;) Lt;) Lt;) .r) r-- 00
с с. Lt;). С Lt;) Lt;) Lt;) Lt;) с i с
<.о" f 1 1 ; 1 1 .
7 j
I J
с Lt;) LQ
..;- . i - i о) с
с':)
1 Lt;) i С. с. 1 t'oo С t'oo С
..;- j 1 f 1 1. 1: j
J
cr) С':). cr) с':) r:-> с; М. r:->
с. О. Lt;) Lt;). С Lt;) Lt;). Lt;) С 1/) Q
Lt;) М. ..; ..;- ..; . oot'-
.... 1. j i .... 1 1
1 1. 1 т J. l
с с
:!: . :!: :!: :!:. :i :!: .
.... ....
Lt;) t'oo N С':). t'oo Lt;).
f f r-: t'oo t'oo r-: 1 t'oo t'oo
I J с! I J I
с с':) 00 00 о)
00. 00. CJ:) CJ:) tJi . <.о t'oo CJ:) ...... t'oo
------------
< < < < < <
I.Q t.Q t.Q < <
t.Q t.Q Lt;) 11:) Lt;)
Lt;)
Lt;)
ё; с':)
t:(
t:1: t:( t:1: t:1: t:( t::{ t::{ t:(
:ё 5: :I: :I: :I: :I: :I: :I: :I: :I: :I:
Q Q Q
'Д
O =
(01
Q Q Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
334
т ехнолоеия изеотовления литых маенитов
[ r А. 4
5-1]
и зеотовление металлокерамичеС1Сих маенитов
ЗЗ5
Припуски на шлифовку в зависимости от массы маrнита опре-
деляют по табл. 4-10.
Т а б л и ц а 4-1 О
rЛАВА ПЯТАЯ
ТЕхнолоrия изrОТОВЛЕНИЯ МАrнитов
из ПОРОШКОВ
п рипуск на иlлифовку в зависимости от массы маенuта
0,1
0,4
0,8
15
4 30
5 45
6 55
6 70
7
9
10
12
Методы порошковой технолоrии находят применение в различ.
ных областях техники потому, что они позволяют точно выдерживать
химический состав, обеспечивают высокую однородность материала,
резко уменьшают или полностью устраняют дополнительную меха-
ническую обработку изделий, позволяют получать маrниты, арми-
рованные полюсными наконечниками, осями и втулками. Кроме Toro,
методы порошковой технолоrии позволяют получаuть композиции из
несплавляющихся металлов инеметаллов. Основ нои областью приме u -
нения порошковой техноло.rии является производство малых изделии
Массой от долей rpaMMa до нескольких сотен rpaMM. В производстве
постоянных маrнитов порошковая технолоrия применяется при из-
rотовлении металлокерамических и композиционных .маrнитов, а так-
же при изrотовлении ферритовых и редкоземельных маrНИТОВ,техно
лоrия изrотовления которых изложена в r л. 7 и 8.
Масса маrнита, Kr
Припуск на I Масса маrиита , Kr
шлиФОВКУ, мм
ПРИПУСК на
шлиФОВКУ, мм
HarpeB заrотовок под пластическую деформацию:
1) медленный HarpeB до температуры 800 0 С в течение 5 6 ч;
2) быстрый HarpeB до температуры lf80°C (для сплава
ЮНI3ДК25БА).
Медленный HarpeB вызван опасностью образования трещин ввиду
плохой теплопроводности маrнитных сплавов.
Ввиду малоrо интервала пластичности маrнитных сплавов плас
тичес ая деформация должна проводиться в максимально короткий
промежуток времени. Для этоrQ необходимо' при настройке пресса
расстояние между пуансоном и заrотовкой устанавливать минималь-
ным (20 30 мм). Деформирование должно быть плавным без удар-
ных наrрузок. После деформирования следует вновь произвести тер-
мообработку для получения необходимых маrнитных свойств.
При проведении термомаrнитной обработки необходимо правиль-
но установить полюсные наконечники электромаrнита для получе-
ния требуемой формы маrнитноrо поля. Направление маrнитноrо по-
ля определяют напылением железноrо порошка на картонную модель
требуемоrо маrнита, покрытую жидким клеем. Коррекцию формы
поля производят изменением настройки электромаrнитов. Режим тер-
момаrнитной обработки приведен в табл. 4 3.
Деформирование маrнитов производится при температурах
1280 1290 0 С. Для изrотовления рабочих приспособлений рекоменду-
ется применять стали марок 5xrM, 5ХНМ, 3Х2138Ф по rOCT
5950-63.
Рабочие поверхности матрицы и пуансона должны соответство-
вать 6-му классу чистоты. .
В настоящее время м'аrниты скобообразной формы имеют сле-
дующие припуски: по высоте маrнита 5 12 мм, по ширине 2 4 мм.
Производительность rибки 100 шт. маrнитов в смену на прессе
П457r усилием 2 МН и скоростью рабочеrо хода 1 ,3 2 мм/с.
Стоимость деформированных маrнитов со столбчатой структу-
рой по сравнению с маrнитами, собранными из отдельных блоков, в
1,5 раза ниже.
5-1. ТЕхнолоrия изrОТОВЛЕНИЯ
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ МАrнитов
Постоянные маrниты по металлокерамической технолоrии изrо-
ТОВ.тIяют как из хрупких сплавов системы Fe-AI-Ni-Co, так и из пла-
стичных сплавов CO Pt, Cu Ni Co, Cu-Ni-Fe, Fe-Со Мо, Fe-Cr-Co
и др. Изделия из пластичных сплавов производят путем штампования
или обработки резанием металлокерамических спеченных заrотовок
или проката. На рис. 5-1 изображены основные технолоrические про-
цессы изrотовления металлокерамических постоянны?С маrнитов. Ме-
таллокерамические маrниты из Fе Ni-Аl Со-сплавов изrотовляЮТ по
процессам lА, 2А и 2Б. Процессы 1 Б; 2Аб; 2Б относятся к маrнитам
из деформируемых сплавов. Во всех случаях в качестве исходных
материалов берут порошки чистых металлов и лиrатур. Порошки
смешивают между собой в пропорции, необходимой для получения
металлокерамическоrо сплава заданноrо химическоrо состава. Для
металлокерамических маrнитов в основном используют сплавы Toro
же химическоrо состава, что и для литых маrнитов. Отклонения по
содержанию основных компонентов должны быть минимальными, не
более 0,1 0,3% (в зависимости от концентрации компонента в
сплаве) .
Смешение производят в смесителях барабанноrо типа всухую с
добавлением небольшоrо количества стеарата цинка или лития как
смазывающеrо вещества. Полученную смесь прессуют при высоком
давлении, порядка (8+ 10) .105 кПа, в стальных закаленных или твер-
досплавных пресс формах на механических или rидравлических прес-
сах в виде маrнитов конечной формы или заrотовок для прокатки.
По экономическим соображениям прессование следует выполнять с
возможно большей скоростью, используя прессы автоматы.
Прессование и допрессование при высоте (толщине) маrнитов
336
т ехнолоеия изеОТО8ления маениТО8 из nОРОШКО8
[ r л. 5
и зzотовленuе металлокерамических маениТО8
337
5 1]
свыше 2 3 мм рекомендуется проводить при двустороннем прило-
жении наrрузки. При проектировании пресс-форм следует учиты-
вать, что спекание Fe-АI-Ni Со маrнитов обычно сопровождается
усадкой, а маrнитов из деформируемых сплавов ростом (увеличе-
ф
Лреtl60РIJтеЛЫfое спеНОНliе
(ПQ/!I/спеlfоние)
Л
ф
CnelfOlfl/.I
Смешение
I
Лрecco6al11.iе
Л
ф '
д опрессо80нив
ЛрОIfОIТ1If{J,
Tepl1liVeC- IJЛI/.
j/(OR odpa. 6pI/P'( IIPe
gQ{1l/({1. j
Оорабоm на
peJOIf"eM
",тaMпo8alt"
t
1е/!,""""ВСНIlА
t"dpa5qтKa
{)пеК(JНliе
.J
Т"рми"ескал
,Ораооюна
Оорооотl1'а
pe.:JaH"e/1
t
Спекание
t
rel!MuveCKOIf
оораоотна
пература HarpeBa при спекании должна быть возможно более близ.
кой к температуре начала плавления rOToBoro сплава. Однако рас-
плавление материала недопус.тимо. Продолжительность спекания
обычно сост авляет несколько часов.
При спекании (в том числе при предварительном спекании) Mar-
нитов из разных материалов используют разную рабочую атмосферу.
Для Fe-AI-Ni-Co и Fе-Сr-Со-маrнитов необходимы чистый (точка ро-
сы минус 30 400 С) водород (примеси кислорода, влаrи, уrлеродсо-
держащих rазов, азота должны cTporo оrраничиваться) или вакуум
(для маrнитов из сплавов с большим содержанием титана ---- только
вакуум); для Cu-Ni-Co водород, эндотермический rаз; для Fe-Co-
Мо, Cu-Ni Fе водород: для Co-pt вакуум; для Ag-Mn-AI чи-
стый водород.
В случае спекания в водороде маrниты из сплавов, содержащих
алюминий, MapraHeu, титан, хром, наrревают в порошкообразной за-
сыпке, способной хемосорбировать кислород. Для спекания маrНитов
Fe-AI-Ni-Co и Pt-Co достаточен невысокий вакуум, порядка 1,33 Па.
Если спеченные маrниты имеют законченный вид, их подверrают
сначала дополнительной термической обработке, необходимой для
формирования высоких маrнитных свойств, а затем механической об-
работке для получения точных размеров и улучшения состояния по-
верхности. Спеченные заrотовки подверrают обработке резанием или
прокатке. Маrниты из проката штампуют или вырезают на станках.
После придания маrнитам заданной формы и размеров их подверrа-
ют термической обработке для получения высоких маrнитных харак-
теристик.
Термическую обработку (закалку, отпуск), как правило, прово-
дят по режимам, обычным для литых маrнитов из сплавов ан ало-
rичных составов. Маrниты из сплавов Ilt-Со, Cu-Ni-Co, Cu-Ni Fе,
Ag-Mn-AI MorYT обрабатываться резанием как до, так и после Tep
мической обработки, обеспечивающей высококоэрцитивное состояние
материала. Fе Сr-Со-маrниты обрабатываются резан ем только пос..
ле закалки (до отпуска). Маrниты Fе Со-Мо в высококоэрцитивном
состоянии поддаются только шлифованию абразивами. При прокат-
ке деформируемых металлокерамических сплавов, особенно в началь-
ной стадии, необходимо учитывать пониженную пластичность м-етал-
локерамики. Спеченные заrотовки перед прокаткой целесобразно об-
жимать на rидравлическом прессе на 25 50% по толщине с после-
дующим повторным спеканием (отжиrом). Холодную прокатку
необходимо проводить при небольших обжатиях от прохода к про-
ходу с промежуточными отжиrами.
Важное значение при производстве металлокерамических маrНИ-
тов имеет вариант технолоrическоrо процесса, по которому маrниты
после спекания допрессовываются, т. е. обжимаются в пресс форме.
При этом блаrодаря снижению остаточной пористости улучшаются
маrнитные характеристики и возрастает механическая прочность.
Для допрессования маrнитов наиболее приrодны rидравлические
прессы. Давление при допрессования РД равно или HeMHoro больше
давления прессования Рп. Практически РД == (l,o 1,5) Рп. В случаях
изrотовления по этому варианту технолоrии маrНитов из твердых и
хрупких сплавов прессовки вначале подверrают предварительному
спеканию (полуспеканию) при температуре 0,45 0,60 температуры
22 64
ф
Оорооотка
,oe3Te
СПСН(]НI.iВ
.
т epMtJveCH(J1I
оОраООll7ка
Рис. 5-1. Схема технолоrических процессов изrотовления металло-
керамических постоянных маrнитов.
flием размеров) изделий. Усадка или рост зависит от мноrочисленных
факторов химическоrо состава сплава, rранулометрическоrо соста-
ва исходных порошков, давления прессования и др. Для ориентиров-
ки MorYT быть названы следующие величины: линейная усадка Fe-
АI-Ni-Со-маrнитов 3 5%, линейное расширение маrнптов из дефор-
мируемых сплавов около 10 15%.
Прессовки наrревают в защитной среде (водороде, вакууме
н т. п.), исключающей их окисление. Эта операция называется спе-
канием. Во время спекания, блаrодаря развитию ряда физических
н химических процессов rетеродиффузии, рекристаллизации, усадки
н т. д., спрессованный из разных металлических частиц конrломерат
превращается в однородный материал, близкий по структуре и свой-
ствам к литому сплаву аналоrичноrо химическоrо состава. Для Toro
чтобы ускорить процессы, обусловливающие это превращение, тем-
338
Технолоеuя изеотовления .м.аенuтов из пОРОШ1СОв
[Тл.5
5-1]
Изеотовлен.ие .м.еталлокера.м.ических .м. н.иToв
339
спекания. После предварительноrо спекания Fе-АI-Ni-Со-полуфабри-
каты способны пластически деформироваться во время допрессова-
ния. Допрессованные полуфабрикаты подверrают окончательному
спеканию в обычных условиях. Полуспеченные Fe-АI-Ni-Со маrНИТЫ
возможно обрабатывать резанием стальным и твердосплавным инст-
рументом. Это иноrда используется при изrотовлении маrнитов слож-
ной формы. После обработки резанием полуспеченные маrниты под-
верrают окончательному спеканию. Предварительное спекание дефор-
мируемых сплавов проводят при температуре, близкой или равной
температуре окончательноrо спекания. В этом случае окончательное
спекание является по существу отжиrом, во время KOToporo проис-
ходит также и дополнительная rомоrенизация маrнитно-твердоrо ме-
таллокерамическоrо сплава.
Пористость материала снижает остаточную индукцию и маrнит-
ную энерrию маrнитов. Это действие пор вызвано уменьшением объе
ма ферромаrнетика, а также размаrничивающим влиянием маrнитных
полей, возникающих на поверхности пор внутри маrнита. На коэрци-
тивную силу НеМ поры не ЕЛИЯЮТ. При отсутствии пор маrнитные
свойства металлокерамических и литых маrнитов должны быть оди-
наковыми. Зависимость остаточной индукции и максимальной Mar-
нитной энерrии от пористости описывается эмпирическими формула-
ми, приведенными в [5 1].
Металлокерамические Fе АI-Ni-Со-маrниты, спрессованные и спе-
ченные в форме rOToBblx изделий, обычно имеют пористость от 2 до
5% объема (пористость значительно снижается при допрессовании
маrнитов и может быть практически устранена, если подверrнуть
маrниты rорячей штамповке). Пористость маrнитов из деформируе-
мых сплавов, изrотовленных с приыенением операции допрессования,
примерно такая же. Маrниты из металлокерамическоrо проката прак-
тически не содержат пор.
Маrниты из пластически деформируемых сплавов Ccr---pt Cи
Ni-Co, Cu-Ni-Fe обладают умеренной твердостью, леrко обраба ыва-
ются резанием на всех стадиях технолоrическоrо процесса [5-2].
Они пластичны и поддаются, хотя и в разной степени, прокатке и
друrой обработке давлением в холодном состоянии. Сплав Fe-Co-Mo
в высококоэрцитивном состоянии тверд и хрупок [5-3]. Однако после
спекания, отжиrа, закалки он способен к rорячей деформации.
Fе Сr Со-спеченные маrниты в закаленном состоянии хорошо обра-
батываются резанием на станках. Наиболее высокие свойства имеют
маrниты из платинокобальтовоrо сплава эквиатомноrо состава, что
соответствует 23,3% Со и 76,7% Pt. в настоящее время из металло-
керамическоrо Рt Со-сплава изrотовляют маrниты в виде коротких
тонких пластин массой HeCKO ЬKO миллиrраммов для вибрационных
rальванометров и друrих fIрецизионных приборов. Рt Со-маrниты
после непрерывноrо охлаждения с критической скоростью и отпуска
имеют следующие свойства: Hc 220 кА/м, Br 0,47 Тл, WтQЖ
13 кДж/м З , после изотермической закалки своЙства MorYT быть вы-
ше: He 280 кА/м, Br O,7 Тл, Wтax 32 кДж/м З . Разработаны спла-
вы типа кунико: 1) 48% Си, 23% Ni, 29% Со; 2) 35% Си, 24% Ni,
41 % Со. Характерная особенность первоrо сплава высокая коэрци-
тивная сила при сравнительно небольшой остаточной индукции. Вто-
рой сплав по маrнитным свойствам близок к сплаву типа альни. Mar-
нитНые свойства изотропны. Пластическая деформация и обработка
в маrнитном поле не влияют на их маrнитные характеристики. Ме-
таллокерамичеСКИQ сплавы Cu-Ni-Co леrко допрессовываются и по-
ристо ть спеченных полуфабрикатов значительно снижается. Сплавы
Cu-NI-CO целесообразно применять для маrнитов особо сложной фор
мы, имеющих несквозные отверстия, поперечные пазы, .резьбу и т. д.
Металлокерамический сплав кунифе (60% Си, 20% Ni, 20% Fe)
леrко прокатывается и протяrивается вхолодную при выполнении
обычных для металлокерамики мер предосторожности на ранних ста-
диях деформации. Наиболее высокие свойства сплав приобретает
после термомеханической обработки, состоящей в закалке, первом
отпуске, nPQKaTKe вхолодную (или протяжке) и втором отпуске ма-
териала. Такой материал имеет анизотропные маrнитные свойства,
причем максимальные в направлении прокатки. В случае закалки и
отпуска без прокатки сплав изотропен. С увеличением степени де-
формации маrнитные характеристики возрастают и сплав становит-
ся анизотропным. Присадка кобальта повышает остаточную индук-
цию сплава, но снижает ero коэрцитивную силу.
Разработан металлокерамический сплав' 50% Си 20% Ni
20% Fe, 10% Со, имеющий после прокатки и т рмической' обработк
маrнитные параметры: He 16,8 кА/м, Br 0,67 Тл.
По металлокерамической технолоrии изrотовляют также маrни-
ты из сплава: 71 % Fe, 12% Со, 17% Мо. Этот сплав способен к про-
катке и друrим видам пластической деформации вrорячую. В холод-
НОМ состоянии ero деформировать нельзя, после спекания обрабаты-
вается резанием. Оптимальное сочетание маrнитных свойств дости-
rается закалкой и отпуском материала. После отпуска сплав очень
тверд, хрупок, поддается лишь шлифованию.
о Металлокерамический сплав Fe Cr Co содержит 42% Fe, 35% Cr,
23 Уо Со. Иноrда в состав сплава вводится кремний в количестве
1 2 %. Маrниты изrотовляются прессованием и спеканием из по-
рошков исходных материалов. Спеченные полуфабрикаты закалива-
ют и далее отпускают в свинцовой ванне. После этоrd маrниты под-
верrают двухступенчатому отпуску. Обработанные таким образом
маrниты близки по маrнитным свойствам к металлокерамическим
маr!lитам марок ММК7 и ММК8 (rOCT 13569-68). Механические
своиства сплавов системы Fe-AI-Ni-Co и Fe Cr Co приведены в
табл. 5-1.
Металлокерамическая технолоrия позволяет изrотовлять биметал-
лические маrнитные системы в виде постоянных маrнитов, непосред-
ственно соединенных с маrнитно мяrкими или крепежными деталями.
В этом случае отпадает необходимость в сварке, пайке, склеивании,
болтовых и винтовых креплениях. Полость матрицы делится на нуж-
ные части ;пециальным приспособлением в виде переrородки из ме-
таллическои фольrи. В образующиеся объемы засыпаются соответст-
вующие порошки. Приспособление извлекается и производится прес-
сование маrнитов. Дальнейшая обработка биметалла осуществляется
обычным способом. Процесс прессования биметалла может выпол-
няться как на обычных прессах, так и на npeccax aBTOMaTax. Свойст-
ва металлокерамическоrо железа в таких системах, изrотовленных по
технолоrии однократноrо прессования-спекания, следующие: м акси-
мальная относительная маrнитная проницаемость 190 2100' Mar-
22* '
340
т ехн.ОЛО2UЯ uзеотовления маен.итов из nорошков
[Тл. 5
5 2]
Технолоеия изеотовления маенитов из композиций
341
т а б л в ц а 5-)
Механические свойства металлокерамических сплавов Fe-AI-Ni-Co
и Fe Cr Co
ритuвым наполнением нашли широкое применение в rерметизирую-
щих устройствах. Маrниты со связующим из синтетических смол при-
меняют в статорах электрических микромашин и подвижных частях
измерительных приборов. Роль этих маrнитов существенно возросла
с появлением интерметаллических соединений редкоземельных ме-
таЛ.'10В, маrнитные свойства которых позволяют изrотавливать Mar-
ниты в виде толстой пленки, покрывающей полюсные поверхности
маrнитопровода.
Предел прочноств
(H/MM ) при
Сплав (химический состав, %) Способ из-
rотовлеиия 1
рас- I сжа- изrи.
тяже - тии бе
нии
Альнв (13Аl, 25Ni, 4Си, 58Fe) П С, вы- 210 1600 500
держка при
спекании 4 ч
Альни (13Аl, 25Ni, 4Си. 58Fe) П , 16 ч 330 2400 600
Альнико (8Аl, 15N i, 24Со, П С 110 1200 330
ЗСu, 1 Ti, 49Fe) П ПС--- Д---С 130 1500 480
Альнвко (8Al, 15Ni, 24Со,
3Си, 1 Ti, 49Fe) 1900 190
Альнико (7,6Al, 14Ni, 34Со, П---С ---
3,5Си, 5.5Ti, 35,4Fe) 180
Альнико (7,5:\1, 14Ni. 38Со, П С --- 1700
4Си, 7,5Ti, 29Fe) 110 170
Fe-Сr-Со(42Fе, 35Cr, 23Со) --- ---
СмешеН/Jе
ер
Лрессо6аН/Jе
прОЛ/JтtJ/6аtf/Jе
l
5аНСЛUJаЦ/J1I
Лрессо6аН/Jе
Формо6а Н IJе
J .
8!1лкаНIJзаЦlJ/f
ооро)отка
p6"alf(/6H
штl1мпоlониl1
I Условные сокращеиия: П -- прессование; С... спекание: пс... предвари-
тельное спекание (полуспекание); Д допрессование.
Рис. 5-2. Схема технолоrических процессов изrотовления металло-
пластических маrнитов.
5-2. ТЕхнолоrия изrОТОВЛЕНИЯ МАrнитов
ИЗ КОМПОЗИЦИЯ
Маениты со связкой из nолимерuзующихся синтетических смол
rотовят методами металлопластической технолоrии (рис. 5-2, процес-
сы А и Б), а эластичные маrниты по технолоrии и.зrотовления ре-
зиновых изделий (рис. 5-2, процесс В).
При производстве цельнопрессованных маrнитов применяют два
способа смешения маrнитно-твердоrо порошка со связующим веще-
ством. В качестве связующеrо обычно ИСIЮльзуется полимеризующая-
ся фенольная смола. По первому способу порошки маrнитно-твердо-
ro материала и смолы в сухом виде смешивают между собой. Из этой
смеси прессуют маrниты. По второму маrнитно-твердый порошок
смешивают со спиртовым раствором смолы. Образовавшуюся полу-
жидкую массу сушат, а затем вновь измельчают. Из полученной по-
рошкообразной смеси прессуют маrниты. Смолу берут в количестве
24 26% по объему, или 6 6,5% массы маrнитно-твердоrо материа-
ла. Маrнитно-твердый материал измельчают до состояния порошка
нужной степени дисперсности сначала в валковых или щековых дро-
бителях, а затем в шаровых мельницах. Маrниты прессуют на rид-
равлических прессах, в стальных закаленных пресс-формах с подо-
rpeBoM. Температура HarpeBa при прессовании 150 160°С. Иноrда
маrниты выдерживают под наrрузкой столько времени, сколько не-
обходимо для ПО.lимеризации смолы. Но чаще для разrрузки прессо-
Boro оборудования прессовки извлекают из пресс-формы раньше, а
затем дополнительно наrревают (бакелизируют) с целью полимери-
нитная индукция в поле 8 кА/М 1.,1 1,3 Тл; предел прочности при
растяжении 140 170 Н/мм 2 ; твердость по Бринеллю Н в ==53+5б;
плотность (6,9+-7,3) 103 Kr/M 3 ; пористость 6----12% объема. Свойства
биметалла MorYT быть значительно улучшены применением техноло-
rии двукратноrо прессования и спекания или rорячей штамповки
систем.
в rруппу композиционных входят маrниты, состоящие из Mar-
нитно-твердоrо порошка и немаrнитноrо связующеrо, в качестве ко-
Toporo 'обычно используют смолу или резину. В зависимости от фи-
зических свойств связующеrо маrНиТЫ MorYT быть хрУПКИМИ, пла-
стичными и эластичными. Маrнитно-твердый порошок получают из-
мельчением хрупких материалов, в основном ферритов и сплавов
альнико. Особую rруппу составляют композиции из тонких порошков.
Однако из-за трудностей получения и хранения тонких порошков и
сложной технолоrии изrотовления маrниты этой rруппы практическо-
ro применения пока не наш:ш. Эластичные маrниты из резины с фер-
342
т еХНОАоеия изеОТО8Аения .маениТО8 из пОРОШ1СО8
[r А. 5
5 2]
Технолоеия изеОТО8ления маениТО8 из композиций
343
зации смолы. Для повышеНия механической прочности и улучшения
внешнеrо вида маrниты перед бакenизацией пропитывают спирто-
вым раствором смолы. При прессовании металлопластических Mar-
нитов для обеспечения однородной плотности наиболее приrодны
пресс-формы с двусторонним приложением наrрузки. Изделия имеют
rладкую поверхность и размеры с допусками по 3 +MY классу. Они
Не нуждаются в дополнительной термической обработке для обеспе-
чения оптимальных маrнитных характеристик. Механическая проч-
ность металлопластических маrнитов вполне достаточна для приме-
нения их в стационарных и подвижных системах. Предел прочности
при сжатии цельнопрессованных маrнитов со смолой 120 150 Н/мм 2 .
В последние rоды разработана новая rpynna маrнитно-твердых
материалов на основе порошков интерметаллических соединений ти-
па МеСОб, rде Ме один из редкоземельных металлов ( иттрий, це-
рий, празеодим, самарий или их смеси). Процесс [5 5, 5-7] основан
на прессовании маrнитов заданной формы из смеси маrнитно твердо-
ro порошка и полимерноrо связующеrо. Такие маrниты изrотовляют-
ся в изотропном и анизотропном вариантах. Они дешевле спеченных
маrнитов. По маrнитным свойствам анизотропные металлопластиче-
ские маrниты из РЗМ приближаются к кобальтплатиновым маrнитам.
Эластичные маrниты вырезают и штампуют из полос и прутков,
изrотовленных смешением маrнитно-твердоrо порошка с каучуком и
друrими инrрадиентами, применяемыми в производстве резины.
Смесь подверrают прокатке с последующей вулканизацией получен-
ных полуфабрикатов. Иноrда в качестве эластичноrо связующеrо
применяют полихлорвинил.
acHиTЫ из тонких пОРОШКО8. Размер частиц в тонких порошках,
применяемых для изrотовления постоянных маr}{итов, колеблется для
разных материалов от Jiескольких десятых долей микрометров до
нескольких микрометров. При измельчении до частиц однодоменной
величины каждая частица становится постоянным маrнитом, иМею-
щим высокие маrнитные свойства. Наиболее известны маrниты из
тонких порошков железа, сплава FeCo (из частиц равноосных и уд-
линенных), сплавов Mn-Bi и Sm-Co [5-6, 5-8]. Маrниты из тонких
порошков обычно прессуют в законченном виде (заданных размеров).
Однако маrниты Ре, Ре-Со (со свинцом в качестве связующеrо),
Mn-Bi можно обрабатывать резанием стальным инструментом.
Для получения тонких порошков применяют методы механиче.
cKoro измельчения литых металлов и металлических сплавов в ша-
ровых мельницах, вибромельницах и т. п.; механическоrо измельче-
ния окислов и друrих химических соединений металла с последую-
щим восстановлением; осаждения химических соединений металлов из
растворов их солей с последующим восстановлением получениоrо
осадка; термической диссоциации химических соединений металлов;
испарения расплавленных металлов и конденсации их паров; электро-
литическоrо осаждения металлов и сплавов.
При формовании маrнитов применяют следующие способы: за-
полнение порошком полых форм С последующим уплотнением по-
рошка вибрацией и давлением, прессование в пресс-форме без при-
менения связующеrо вещества, прессование в пресс форме со связую-
щим веществом, отливка суспензии с наполнителем из высококо t>ци-
ТивНоrо TOHKoro порошка с последующим удалением жидкости и
уплотнением отливки, обработка давлением (прокатка и Т. п.) по.
луфабрикатов, полученных из TOHKoro ПОрОШка. Во всех этих случаях
возможно наложение маrнитноrо поля на обрабатываемый мате-
риал с целью получения маrнитной текстуры. Схема технолоrиче-
'ских процессов изrотовления маrнитов из тонких порошков представ-
лена на рис. 5-3. Процессы А а; А б относятся к маrнитам из равно-
осных частиц Ре и Ре-Со; Б из удлиненных частиц Ре и Ре-Со.
В а из частиц Mn-Bi; В б из частиц SmCo s . '
+
банеЛl.l.3(1-
ц п
Отжиz
+
пропить,"
8аtlIJС
баКСЛIJ.,а"
ЦIJ"
ис.zоdныe патеРIJОl161
Л
o
+
JлеNП7рООСО dеtluе
+
Oopaooтtro осаОlfа
t
86еОСlfие присоао!(
t
Пресс08аtluе
лолg ОfIJlfота
С//шна 81онggис
t
И.:JМС/lЬ"lСН/JС
+
Смешение со
с6/f3УЮЩlJ
Лрессо80НIJl
'"\.
ер
ВЬlЛлаd1ftJ.
+
ИЗМСЛ6'1СtlUС
ф
ВосстаtfоВлсtllJС
t
ЛРСССОВОtlLiС
Смешенис со
с61f39ЮЩ/JМ
f
пpeCf:I/i!oIfPe
пропить,"
80tlис
Моаllитнон
селораЦIJR
t
lIj1eccoldH.//e
Рис. 5-3. Схема
технолоrических процессов изrотовления маrнитов
из тонких порошков.
м а r н и т ы и з пор о ш к о в Ре и Pe Co (равноосные части-
цы). Тонкие порошки Ре или Pe Co получают восстановлением во-
дородом солей этих металлов при умеренной температуре с после-
дующим прессованием порошка в виде rOToBblx маrнитов. Порошок
состоит из частиц приблизительно равноосной формы размером 0,2
0,3 мкм. Порошки пирофорны, от возrорания защищаются смачива-
нием ацетоном или бензином. Спрессованные маrниты пропитывают
paCTBop M смолы для предотвращения коррозии и повышения меха-
ническои прочности. Маrниты, полученные этим методом, имеют изо-
тропные свойства. Маrнитная стабильность их достаточно высокая:
уменьшение маrнитноrо потока неостаренных маrнитов за 1000 ч в
пределах 1 3 % со стабилизацией после первых 200 ч. Маrниты
хрупкие, но леrко обрабатываются резанием. Предел прочности при
сжатии 1200 1300 Н/мм 2 .
344 Т ехнолоеия изеотовления маенитов из nорошк,ов [Тл. 5
Таблица 5-2
Свойства маенитов из тонких nорошков
Материал Химический Не В, В" Тл I W mах. I ПЛ OTHOC'IЬ,
состав кА/м кДж/м8 r/CMa
Ре* Ре, FеЗО4 36---40 0,45 ,50 3,0 4,5 4, 1----4 , 4
Fe-Co** Ре, Со, Fе 2 Оэ 44 ---48 0,55 0,70 4'0----5'5 4,3----4,6
Fe** 56 0,9 14
Ре-Со** 78,4 1,08 26
Lodex 42* * 68 0,52 5,5 9,5
Lodex 32* * 75,2 0,73 13,5 9,5
Мn-Bi*** 23 Мп, 248 0,42 15,0 8,5
77 Bi
Технолоеия изеотовления маенитов UЗ композиций
'i1'
345
5 2]
охлаждении свойства их быстро падают. При ЭТОМ дЛЯ восстановле-
ния маrнитных характеристик, ПОСЛе Toro как температура достиrнет
комнатной температуры, необходимо их повторное намаrничивание.
Маrниты леrко обрабатываются резанием. Однако коррозионная
устойчивость их невысока. Для защиты от коррозии Мп Вi-маrниты
обычно пропитываются раствором смолы. Необратимое падение Mar-
нитных свойств при охлаждении Мп-Вi-маrнитов оrраничивает воз-
можность их использования в технике.
Свойства маrнитов из тонких порошков приведены в табл. 5 2.
· Равноосные частицы, .. Удлиненные частицы Ре или РеСо, анизотроп-
ный материал, ... Аиизотропный материал.
rЛАВА JlIЕСТАЯ
ТЕхнолоrия изrОТОВЛЕНИЯ МАrнитов
И дРУrих ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИ
ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАrНИТНО-ТВЕРДЫХ
СПЛАВОВ
м а r н и т ы из пор о ш к о в Fe и Fe-Co (удлиненные части-
цы). Эти маrниты по маrнитным характеристикам значительно пре-
восходят аналоrичные из равноосных частиц. Технолоrия их изrотов-
пения основана на электрохимическом осаждении на ртутном катоде
железа или железокобальта (3 35%, остальное ---- Fe) в виде осад-
ка с дендритообразной структурой. Дополнительная выдержка осад-
ка в ртутной ванне, сопровождающаяся частичным ero растворени-
ем, обеспечивает получение частиц Fe или РеСо удлиненной (стерж-
певидиой) формы, оптимальных размеров. Рекомендуется добавлять
в ртуть небольшое количество олова или сурьмы для создания HeMar-
питной пленки на поверхности частиц, предупреждающей их схва-
тывание. Затем масса спрессовывается, причем большая часть ртути
отделяется. Остаток ртути удаляется HarpeBoM cnpeccOBaHHoro полу-
фабриката в вакууме. Высушенный полуфабрикат измельчают до со-
стояния крупнодисперсионноrо порошка. Порошок смешивают со свя-
зующим ---- свинцом, смолой. Смесь спрессовывают в форме rOToBblx
маrнитов, в маrнитном поле или без Hero. В первом случае получа-
ют маrниты анизотропные, во втором ---- изотропные. Маrниты со
свинцовой связкой имеют точные размеры: допуски :t0,01 мм для
деталей толщиной до 12 мм, :f::0,02 мм для деталей толщиной свыше
12 мм. Эти маrниты пластичны, однако механическая прочность их
певелика: предел прочности при растяжении около 1 О HjMM 2 .
М а r н и т ы из пор о ш к а с n л а в а Mn Bi. Слитки Mapra-
нец-висмутовоrо сплава размалывают до получения TOHKoro порош-
ка из частиц размером 5 8 мкм. Порошок подверrают маrнитной се-
парации для отделения частиц висмута MapraHua, обладающеrо фер-
ромаrнитными свойствами, от неферромаrнитных частиц. Обоrащен-
пый порошок прессуют в немаrнитной пресс-форме при HarpeBe в Mar-
питном поле в виде rOToBblx изделий.
Маrниты из Мп-Вi порошка (20,8% Мп, 79,2% Bi) имеют высо-
кие маrнитные свойства при комнатной температуре. Однако при
к маrнитно-твердым материалам наряду с требованиями к Mar-
нитным свойствам предъявляются определенные требования к меха-
нически свойствам, например способность материала подверrаться
rорячей или холодной деформации, механической обработке на ме-
таллорежущих станках и т. д. В некоторых случаях деформируе-
мость маrнитно-твердоrо материала может являться основным каче-
.ством, определяющим ero промышленную и потребительскую цен-
ность. Деформируемые маrнитно-твердые сплавы являются незамени-
мыми в тех случаях, коrда изделия из них должны иметь особый
вид, исключающий их изrотовление методом литья или прессования
порошков, например изделия в виде тонких лент, листов или прово-
локи. Они MorYT применяться при изrотовлении дета:лей приборов,
которые по роду своей работы должны обладать высокой прочностью
и пластичностью, либо коrда технолоrическая схема производства
изделий требует обязательноrо проведения механической обработки
на металлорежущих станках. Н, наконец, деформируемые маrнитно-
твердые сплавы находят широкое применение в изделиях MaccoBoro
производства, rде снижение стоимости изделия происходит за счет
использования высокопроизводительноrо металлурrическоrо оборудо-
вания.
Деформируемые сплавы по способности к деформации мож.но
разделить на две rpYnnbl: сплавы, деформируемые в rорячем состоя
нии, и сплавы, деформируемые в холодном состоянии. По ПрИ fенеНlIЮ
деформируемые сплавы можно разделить на три rpYnnbI:
1. Сплавы общеrо назначения, к которым относятся сплавы типа
альни и альнико, сплавы системы железо кобалы ванадий ----
викаллои, сплавы системы железо хром ---- кобальт, сплавы на мед-
ной основе ---- кунико И кунифе, сплавы на платиновой основе ---- пла-
тинакс.
2. Сплавы для активноЙ части роторов rистерезисных двиrате-.
лей, «полутвердые» маrнитные материалы.
346
т ехнолоеия изеОТО811ения маенитов из сплавов
[ r А. 6
6-1]
Ма2нитно-твердые деформируемые спАавы .
347
3. Сплавы для маrнитной записи.
Деформируемые маrнитно-твердые сплавы производятся метал-
лурrическими заводами и поставляются потребителям как полуфаб-
рикат в виде поковок, CopTOBoro проката, roрячекатаных и холодно-
kaTaHblx листов, тонкой ленты и проволоки [6-7].
Все сплавы поставляются в теРМlfчески необработанном виде.
Смяrчающая и окончательная термическая обработка roтoBblx изде-
лий обычно производится потребителем по режимам, указанным в
сертификате завода-поставщика. Исключение составляют сплавы для
маrнитной записи и термомеханически обработанный викаллой
52КФТМ ---- термехвако. Эти материалы поставляются в виде, rOTo-
вом к употреблению. В справочнике приводятся характеристики де-
формируемых маrнитно-твердых сплавов и описывается технолоrия
изrотовления маrнитов из полуфабрикатов, поставляемых металлур-
rическими заводами.
Т а б л н ц а 6-2
Сортамент сплавов 20НЮ, 22НЮ и 25НЮ
Толщина, мм Допуск по Ширина, 101 Допуск по Длина,мм
толщине, ММ ширине, мм
1,5 :t:0 , 10 35---120 :!:: 15 250
2,O 3,0 :!::О, 15 35 120 :!:: 15 250
4,0 6,0 :t:0 ,25 35 120 :!:: 15 250
8'0----10'0 :!:: О , 50 35----120 ::!: 15 250
а) Сплавы типа альни, деформируемые в еорячем состоянии
Рис. 6-1. Кривые размаrничивания
rорячекатаных листов толщиной 3 мм
из сплавов 20НЮ, 22НЮ и 25НЮ.
Воздушная закалка с температуры
12000 с.
5
о
6-1. МАfНИТНО-ТВЕРДЫЕ ДЕФОРМИРVЕМЫЕ СПЛАВЫ
ОБЩЕrо НАЗНАЧЕНИЯ
Сплавы этой системы являются аналоrами широко известных
сплавов аJlЬНИ. Содержание алюминия в них ниже ---- 9%, а медь за-
менена ниобием. Это существенно улучшило механические свойства
сплава и обеспечило возможность проведения пластической дефор-
мациИ ПрИ высоких температурах.
ВьmУСК8ЮТСЯ сплавы марок 20НЮ, 22НЮ, 25НЮ. Химический
состав И нормируемые по техническим условиям мarнитвые свойства
приведены в табл. 6-1.
н
кА/,.,
т а б л и ц а 6-1
ХШtuчеС1Ш4 состав u .AUJ2HUTHble c8oiJcT8a CпAtl808 систеяы
Окончательная термическая обработка заключается в нормали-
зац и с температуры 12000С: охлаждением на воздухе. Возможна
двоиная о работка: закалка в масле с температуры 1200 0 С: и no
следующии отпуск при температуре 600 0 С в течение 8----10 ч. Твер-
дость сплавов в этом состоянии 550 Н в'
Маrнитные свойства в листах изотропны. Типичные кривые pa -
маrничивания сплавов системы представлены на рис. 6-1.
Содержание элементов, % маrнитныe свойства
Марка Примеси не
сплава I более, % I
Ni:t:O,5 Аl+<"б Nb +0,4 Не, В,, Т л
----0,4 ----0,3 кА/м
Сплавы поставляются в виде rорячекатаных листов. Сортамент
сплавов приведен в табл. 6-2.
Поставляемые листы нз сплава хрупки с твердостью 400 Н в . При.
температуре 800 0 С и выше листы можно резать на rнльотинных НОЖ
ницах и штамповать из них заrотовки . для маrнитов несложной
формы.
б) СnАавы аль1Ш1СО, деформируем.ш в еоряче.м состоянии
К деформируемым относятся сплавы ЮНДI\15 И ЮНДК24. По-
стоянные маrниты из них обычно изrотавлнваются методом литья.
Однако применение современных способов выплавки с использова-
нием синтетических шлаков и диффузиошюrо раскисления жидкоr6
металла улучшает механические свойства сплавов н позволяет про-
водить пластическую деформацию при высоких температурах: сво-
бодную ковку, прессование и rорячую прокатку как в закрытых ка-
либрах, так н в rладких валках (6 1, 6 2].
Химический состав деформируемых сплавов ЮНДК15 и
ЮНДК24 отличается от состава литых маrнитов (rOCT 17809-72)
пониженным содержанием алюминия и меди. Химический состав и
нормируемые маrнитные свойства сплавов представлены в табл. 6-3.
Сплавы поставляются в виде rорячекатаных листов. Сортамент
представлен в табл. 6-4.
Возможна поставка сплавов в виде кованых прутков диаметром
4 8 мм, длиной более 60 мм.
20НЮ 20 9 4 С ----о ,05 12----15 O,7 0,8
22НЮ 22 9 4 Si----o,4 18----20 0,7----0,8
25НЮ 25 9 4 Мп---О, 6 32 40 0,5----0,6
848
l'
т ехнолоеuя uзеотовления маенuтов из сплавов
[r л. 6
g 6 1]
МаеНUТ"LO твердые деформируемые сплавы
349
Содержание эле мен- Маrнитные свойства
10В, %
Марка Прнмеси не
спл ава .,- БOJlее, % В,, W уд ,
(;) о о с; Н" кА/м
+1 +1 +1 +1 ТЛ кДж !м'
О z :;( ::s
U U
ЮНДК15 15 20 8,5 3,5 ] С О,оз, 44,0 0,75 8 11
S O , 1
ЮНДК24 24 14 9,0 3,0 } Si o t 15 t 46,5 52 1 , 28 16----24
I Мп о,35 1,35
}
жиму: HarpeB до 1280 1300°, выдержка 25 30 мин. Охлаждение до
7000 С n асбестовом контейнере с толщиной стенок 5 мм в Mar-
питном поле 500 1000 кА/м. Время охлаждения до 7000 С занимает
около 15 мин. Отпуск при температуре 6000 С в течение 2 ч. Охлаж-
дение с печью до 2000 С.
Типичные кривые размаrничивания и возврата сплавов ЮНДК15
и ЮНДК24 представлены на рис. 6-2, 6-3. Физические свойства ro-
рячекатаноrо сплава ЮНДК24: плотность ---- 7,35 r/CM 3 , точка Кю-
Т а б л и ц а 6-3
Химический состав и .маеНИlные свойства деформируемых сплавов
ЮНДК15 и ЮНДК24
Т а б л и ц а 6-4
Сортамент 20рячекатаНblХ листов сплавов ЮНДК15 и ЮНДК24
JO 20 10 О
роМ, Тл
1."
1.2
1.0
O,/J
0,6
'10 JO 20!О О
Толщина Допуск на Ширина. мм Допуск на Длина, мм
толщину, ММ ширину, мм
3,0 10,0 ::!:О ,5 180 220 :t:l0 150 500
11 ,0 16,O :t:l,O 150 170 :t:l0 150 500
Рис. 6-2. Кривая размаrничи-
вания rорячекатаноrо листа
толщиной 4 мм из сплава
ЮНДКI5.
Рис. 6-3. Кривая размаrничи-
вания rорячекатаной полосы
10Х 12 мм из сплава ЮНДК24.
Сплавы изотропны и из-за отсутствия характерных литейных де-
фектов (дендритное строение отливки, поры и т. п.) обладают луч-
шими маrнитными и механическими свойствами и высокой OДHOpOД
ностью потока по сечению маrнита.
Механические свойства поставляемых листов из сплава ЮНДК24:
прочность на изrиб 50 90 МПа у продольных и 40 50 МПа у по-
перечных образцов, что обусловлено волокнистостью структуры ro-
рячекатаноrо металла.
Ударная вязкость МПа,м меняется от 0,15 025 при 20 0 С дО
10 20 при 900 0 С. При температуре 1000 12000C' образцы rнутся
без разрушения.
Твердость изменяется от 420 при 20 0 С дО 140 Н В при 800 0 С.
.Технолоrическая схема изrотовления маrнитов из листов спла-
вов ЮНДКl5 и ЮНДК24: заrотовка rорячая деформация (штам-
повка, резка, rибка при 800 12000C) окончательная термическая
обработка.
Завод-изrотовитель пр'оводит контроль маrнитных СВОйств на
образцах шириной 5 10 мм и длиной 60 мм, обработанных по ре-
ри 8800 С, намаrниченность насыщения 1,5 Тл, удельное электри
ческое сопротивление 0,47 мкОм, м, теплопроводность при 200 С .
0,25 Вт/ (м. к), коэффициент линейноrо расширения в диапазоне 20
3000 С 11,3.10 6 rрад l.
в) Сплавы системы Fe-Co-V (викаллой)
Сплавы этой системы пластичны и MorYT подверrаться деформа-
ции как в rорячем, так и в холодном состоянии. Характерной осо-
бенностью этих сплавов является существенное влияние технолоrи-
ческой схемы производства на их конечные маrнитные свойства.
Постоянные маrниты, изrотавливаемые из кованых или rорячека-
таных заrотовок после закалки и отпуска, а также методом литья,
имеют невысокий уровень маrнитных свойств. За рубежом сплав, из-
rотовленный по такой технолоrии, известен как викаллой I и coдep
жит, кроме железа, 52% Со и 9,5% V. Типичные маrнитные свойства
викаллоя-I следующие: Нт==24 кА/м, 8 т ==О,9 Тл, W max ==4 кДж/м З .
Если в технолоrическую схему производства сплава включена
холодная деформация, то по мере увеличения степени деформации
наблюдается существенный' рост маrнитных свойств сплава. За ру-
350
т ехнолоеия изеотовления Ма2нитов из СпАавов
[rA. 6
g 6-1]
Ма2нитно-твердью деформируемш СпАавы
351
бежом сплав, изrОТОВ,1Jенный по такой технолоrии, известен как ви-
каллой-II.
На рис. 6-4 представлен процесс улучшения маrнитных свойств
викаллоя с увеличением степени холодной деформации. Видно, что
по мере уменьшения диаметра проволоки растет коэрцитивная сила,
остаточная индукция, коэффициент выпуклости и маrнитная энерrия
сплава. Наблюдаемое явление делает особенно выrодным примене-
вие викаллоя в виде тонкой проврлоки, листа и лент.
т а б Jl И Ц а 6-5
Химический состав и маенитные свойства сплавов типа 52КФ
роМ, Тл
Содержание Маrинтные свойства
элементов, %
Марка Не, Br, W тах,
Примеси ие кА/м Тл кДж/м 1
сплава более, %
v со Ь 6 I
ь
о о
Е- j:Q fo IQ Е- IQ
(,) О () О (,) о:.::
:= Q.as := Q.as := 0.0
. 1:::':: 1:::.:: I::
521(5Ф 3'8----5'0 \ ]
52 4,0 4.0 1,4 1,4 .... ....
521(7Ф 5,8---7,0 6,4 6,4 1.25 1.25 .... ....
52К9Ф 7,8---9,0 Ni O,8f 9,6 9,6 1,15 1.15 .... ....
Ь21(10Ф 9,8---11,2 Cr ,5, 15,2 18,4 1,0 1,0 .... ....
521(11Ф 10, 11,5 Мп О,5, 17,6 24 1,0 1,0 9,2 12
521(12Ф 11.5---12' 5 I I C ,12 24 28 0,75 0,85 9,2 12
521(13Ф 12,6----13,5 5---0,02 , 28 40 0,60 0,60 8,8 12
521(ФТМ 11'7....13,0 p , 025 --- 32 .... 0,9 .... 17,7
0."
0,2
Н
кА/м 20 10 О
f/
К/1/М
20 10
о
Т а б л и ц а 6-6
Рис. .6-4. Кривые размаrничи-
вания проволок из сплава
52Кll Ф, отобранных на раз-
Jlичных стадиях холодноrо во-
Jlочения с исходноrо диаметра
8 ММ. Отпуск при 6000 С.
Рис. 6-5. Влияние температуры
отпуска на кривые размаrничи-
вания сплава 52Кl1 Ф. Вы-
держка при темпер атуре отпус-
ка 2 ч.
Сортамент сплавов типа 52КФ
Листы
Проволока
Толщина, ....
Допуск, мм
Диаметр, мм
Допуск, ММ
. Термическая обработка викаллоя-I заключается в мяrкой закал-
Ке (охлаждение в масле или на воздухе) и отпуске при 550 6500 С.
Викаллой-II подверrается только отпуску.
По мере увеличения степени холодной деформации закаленноrо
викаллоя происходит превращение немаrнитной у фазы в ферромаr-
нитную а-фазу. Структура сплава в сильнодеформированном состоя-
нии носит блочный характер и состоит преимущественно из ферро-
маrнитной а-фазы. Сплав текстурован и имеет высокую внутреннюю
индукцию насыщения (B is == 1,6 Тл) и малую коэрцитивную силу
(НеМ== 1,6 кА/м). Последующий HarpeB и выдержка во время отпу-
ска приводят к обратному превращению а-фазы в у-фазу, причем
немаrнитная у-фаза выделяется в виде тонких прослоек по rраницам
блоков скольжения, размеры которых очень малы (примерно 50 НМ),
изолирует участки а-фазы друr от друrа и делает их однодоменны-
ми. Одновременно изменяется знак и растет константа маrнитной
крист ллической анизотроппи ферромаrнитной а-фазы. Все эти про-
цессы приводят к росту коэрцитивной силы и остаточной индукции
сплава.
O,20 0,25
0,30 0,35
0,40 0,45
O,50 0,55
0,60 O,65
0,70 0,75
O,80 0,90
1 ,00 1, 10
1,20----1,30
0,03
0,04
0,04
0,05
0,05
0,05
0,07
0,09
0,09
O,5 0,9
1 ,O 1 ,9
2,0---3,0
0,02
0,03
0,05
rOCT 10224-74 на прецизионные сплавы предусматривает изrо-
товление викаллоя четырех марок: 52КIОФ, 52КIIФ, 52К12Ф и
52К13Ф. По техническим условиям выпускаются сплавы и с пони-
женным содержанием ванадия: 52К5Ф, 52КЭФ, 52К9Ф. Сплавы по-
ставляются в холоднодеtормированном состоянии с высокой сте-
пенью обжатия (около 90 Уо) в виде проволоки и листов.
Химический состав и нормируемые свойства сплавов типа викал.
лой пред ставлеНы в табл. 6-5, выпускаемые сортаменты --- в табл. 6-6.
з-
,1 .....
ТеХНОАоеuя uэеотовления м.а2нитов из сплавов
[Тл.6
6.-1]
МаеНUТ1tо твердые деформируемые сплавы
353
уже не cMorYT привести к исходному структурному состоянию, так
как в формировании маrнитных свойств сплавов типа 52КФ большое
значение иrрает холодная деформация.
Маrнитные свойства сплавов анизотропны. аrнитные свойства
проволоки из-за более блаrоприятной текстуры несколько выше, чем
маrнитные свойства листа. В листе маrнитные свойства более высоки
вдоль направления проката (рис. 6-6) (
Кривые размаl'ничивания
проволоки из сплавов типа
52КФ представлены на рис. Тл
6-7.
1 Ширина листов 50 200 мм с допуском :t 1 мм, длина листов бо-
,ме 500 мм.
В зависимости от содержания ванадия и температуры отпуска в
сплавах MorYT быть получены различные сочетания коэрцитивной
силы и остаточной индукции в пределах 28 40 кА/м и 1 ,3 0,6 Т л
соответственно.
РаН' ТЛ
ТА
1,0 1,5
1,"
0.8 1,2
ОД '.о
0.8
fJ, 0.6
0,2 0.'1
Н tI 0,2
кА/м 20 10 О нА/м 1;0 30 20 10 О
'РоМ
.......
;;..'....... '/ '/
1 7 /( { f
I ,
7 66 I:t J 2 1
Ifl
т.п
1,2
1,0
0,8
0.5
0."
0.2
trA/M 50 1;0 30 20 /0 О
7!iJj.
/
1--- ....
.......
..........
..............
....
iFr
0.8
0.5
O,'t
0.2
J(A/M JO
20
10
о
Рис. 6-6. Влияние кристаллоrрафической текстуры на кривые раз-
маrничивания сплава 52Кl1 Ф.
J --- п,",ово.пока; 2 --- лист ВДOJlь напраВJIения прокатки; 3 --- пист поперек на.
Ор8ВJ1ения прокатки.
Рис. 6-7. Кривые размаrничивания проволоки из сплавов типа
52КФ с различным содержанием ванадия.
Рис. 6-8. Влияние ynpyroro растяжения на кривые размаrничивания
проволоки из сплава 52Кll Ф. Кривые измерены при наrрузках.
1 ___ без наrрузки; 2 --- 510 МПа; 3 --- 1010 МПа; 4... 1520 МПа; 5 --- 2030 МПа;
6 --- 2540 МПа; 7 --- 3050 МПа.
Рис. 6-9. Кривая размаrничивания и петли воззрата проволоки
диаметром 2 мм из сплава 52КФТ .
Маrнитные свойства сплавов чрезвычайно чувствительны к ре-
жиму отпуска (рис. 6-5). Для достижения максимальных маrнитных
свойств необходимо определять оптимальный режим отпуска в каж-
)(ОМ отдельном случае. Проверка маrнитных свойств должна произ-
водиться на нескольких образцах сплавов, термически обработанных
при разных температурах и временах выдержки по режимам: посад-
ка в наrретую печь при температуре 580 6200C; выдержка в те-
чение 20----90 мин, охлаждение на воздухе.
В некоторых случаях использования сплавов диапазон поиска
наилучшеrо интервала температуры отпуска может быть увеличен от
400 до 650 0 С и времени выдержки от 30 мин до 8 ч.
Технолоrическая <:хема изrотовления маrнитов из сплава тийа
викаЛJlОЙ следующая: заrотовка-+холодная обработка резанием, rиб-
ка, mтаыповка-+окончательная термическая обработка.
Исправить ошибку при неудачном отпуске сплавов Типа. 52КФ
переrрев ппп передержка нельзя. Последующая закалка и отпуск
Одной из особенностей сплавов типа 52КФ является чувстви-
тельность ero маrнитнЫх свойств к внешним механическим напряже-
ниям [6-7]. На рис. б-8 показано влияние растяrивающих наrрузок
на кривые размаrничивания викаллоя с 12% V в виде проволоки диа-
метром 0,5 мм. Упруrие напряжения вызывают очень резкое возрас-
тание коэрцитивной силы и максимальной маrнитной энерrии. Если
без растяrивающеЙ наrрузки проволочный образец обладал Н с;=:
==22,4 кА/м, Вт;=: 1,2 Тл и W тax ;=:4,6 кДж/м З , то В присутствии растя-
rивающей наrрузки 305 Па этот же образец имеет Н с;=: 70,4 кА/м,
BT 1,25 Тл и W тax ;=: 15,4 кДж/м З . После снятия наrрузки маrнитные
свойства сплава восстанавливаются.
ПРИ.ТlOжеl'iие растяrивающей наrрузки во I3ремя отпуска вызы-
вает улучшение маrнитных свойств. Наrрузка в этом случае не
должна превышать 300 400 МПа. причем более высокой темпера-
туре отпуска соответствует меньшая наrрузка. Викаллой, обработан-
ный таким образом, имеет марку 52КФТЛ'\ и называется «термехва-
2З 64
354
т еХНОА02ия изеотовАенuя AUUHUTOB из cruas08
I 6-1]
Маенитно-твердые деформируемые спАавы
355
[r..c. 6
Маrнитные свойства сплавов в листах, деформированных со сте..
пенью отжатия }0 20%, ИЗОТРОПНЫ. Маrнитные свойства сплавов,
прошедших холодную деформацию с высокой степенью отжатия
95 %, анизотропны. Отношение значений W то% при продольном И
поперечном намаrничивании достнrает 4.
Кривые размаrничивания сплава типа
кунико и кунифе представлены на рис.
6-} о.
По стабильности маrнитных своАс'тв
сплавы на медной основе не уступают
сплавам типа ЮНДК. ПО техническим
условиям выпускается только сплав ку-
нико следующеrо состава: 27 31 % Со.
1 23 % Ni, остаJ1ЬИое Cu. Примеси не
более: Mn 1,0%, Si.... 0,2%; С....
0,15%, Mg 0,1 %. Сплав поставляется
В виде полос толщиной 1,8 и 2,6 мм с
Н св >40 кА!м и 8,.>0,25 Тл.
Сплавы типа кунико и кунифе при-
меняются в самолетных приборах, теле-
визионных трубках, спидоltlетрах и т. п.
Сплавы типа кунифе (45 % Fe.
15% Ni, 40% Cu или 7 7% Fe, 1
20% Ni, остаJlЬН Cu) после дефор-
мации с высокой степенью обжатия :в' ви"
де тонкой ленты ИJIИ проволоки применя..
ются как материал ДJlЯ маrнитной заоис&.
ко:. (термомеханически обработанный ванадиевокобальтовblЙ сплав).
Сплав поставляется в виде термически обработанных ПРУТКОВ диа-
метром 1, 2 и 3 мм и длиной не менее 600 мм. Термехвако предна-
значен для взroтовления постоянных маrнитов ПРЯМОJlинейной фор-
IIы. ПостаВJIЯемыА сплав хрупок и тверд, какой-либо механической
обработке, кроме шлифования и анодно-механической резки, не пож-
дается. Абразивную резку прутков из сплава 52КФТМ следует про-
водить с интенсивным охлаждением, не допуская HarpeBa прутков
выше зооос. Технолоrическая схема изrотовпения маrнитов из спла-
ва прутков 52К ФТМ: заrотовка--+резка на roToBble маruиты.
Типичная кривая размаrничивания и кривые возврата сплава
52К ФТМ предсtавлева на рис. 6-9.
2) Cruasbl На медной основе YHи o и куниФе
В rорячем состоянии сплавы на медной основе Не деформируют..
ся, поэтому разливка металла производится непосредственно В прут..
ки или сутунки, которые в дальнейшем прохожят холодную ковку,
прокатку или волочение с промежуточныии отжиrами. Наилучшие
свойства сплавы получают при оптимальной степени холодной Jv.ефор-
мации 10----20%.
Сплавы на медной основе очень пластичны и Moryт подверrаться
любым видам холодной деформации и обработке на металлорежущих
, станках как в холоднодеформированном состоянии, так и в состоя-
нии с высокой коэрцитивной силой. В некоторых случаях технолоrи-
ческая схема изrотовления маrнитов может допускать штамповку и
меха ическую обработку термически обработанных и даже намаrни-
чеивых заroтовок, например штамповку плоских маrнитных стрелок.
Твердость сплавов после холодной прокатки составляет 13
140 Н В и возрастает до 16 200 после маrвитноrо твердения при
температуре 600 7000C.
Сплавы при высокой температуре леrко подверrаются rлубокому
окислению, поэтому термическая обработка должна проводиться в
нейтральной атмосфере.
Известно несколько сплавов на Медной основе, химический со-
став и маrнитные свойства некоторых приведены в табл. 6-7.
о
Рис. 10. Кривые раз..
маrничивания CIIлавов на
медной основе КУНИКО и
кувифе.
д) Crиaвы на nAaтшювОЙ осНове.... «nАаТинаlCC>
Сплавы nпативы с кобаJlЬТОМ и железом известны' как маrнитно-
твердые материаJIы' обладающие высокой коэрцитивной силой и Mar-
нитной энерrией. Они DлаCТllЧllbl, леrко подверrаются .mo601 меха-
нической обработке, коррозиовво-стоАкие не ТОЛЬКо в атмосферных
условиях, но и в таких arpettRВIIblX срежах, как концентрированна.
серная и азотная КИCJIота, крепкие. растворы едкой щелочи. rипоuo-
рата натрия [6-3, 6-4).
Сочетание высоких маrнитных, механических и XJIIIJJЧеских
свойств определяет ИСПOJlЬЗOВ8Ние СПJIавов иа платиновой основе в
от дельных ориrинальных конструкциях, а также может быть часто
оправдано для mирокоro практическоro применения. Например, пла-
тинокобальтовые м аrниты используются в электрических наручных
часах, слуховых аппаратах. в калоrабаритных электроизмерительных
приборах и т. д.
Высокая коэрцитивная сила.... до 400 кА/м..... позволяет изroтав-
ливать постояннЫе маrвиты с MaJIыM отношением длины маrнита It
сечению. Например, в слуховых аппаратах применяlOТСЯ маrниты,
изrотовленные из фольrи платинокобальтовоrо сплава в виде дисков
диаметром 8 мм и толщиной 0,075 мм. Масса TaKoro маrнита не
превышает 0,06 r.
23*
Таблица 6-7
Химический состав и маенитные свойства СпАавов на медной основе
ХИМическиЙ сос тав 1(оэрЦJI- Остаточ"
НаЗВ8R11e I I I ТllВИ8Я И8Я ин.. Лл от-
см ава cu Nf сила Н с, ия BOCTh,
со Ре кА/м r, Тл r/cм'
Кунико 1 50 21 29 .... 56 0,34 8,3
I(увико 11 35 24 41 .... 36 0,53 8,3
I(уввфе 1 60 20 .... 20 47 0,53 8,6
Кувифе 11 50 20 2,5 27,5 20 0,73 8,6
,
356
т еХНОАоеия изеотовАения .маенитов из сплавов
.6 6-1]
MaeHUTflO-твераblе деформируемые сплавы
357
[Т А. 6
Т Р у б ы диаметром 3lX20 мм, длиной 100 мм.
ПО соrласованию с заводом изrотовителем сплав ПлК78 может
быть поставлен в виде друrоrо сортамента. Сплав поставляется без
термообработки. Для облеrчения механической обработки сплавы
MorYT быть закалены в воде с температуры 1000 0 С. Твердость после
такой обработки снижается до 170 Н в.
Технолоrическая схема изrотовления маrнитов из сплава ПлК78:
заrОтовка закалка механическая обработка/ rибка, штампов-
ка--+скончательная термическая обработка.
Окончательная термическая обработка спдавов производится по
режиму: HarpeB до 1000 0 С, выдержка 1 Ч, охлаждение в соляной ван-
не при температуре 660 0 С в течение 30 60 мин, далее на воздухе.
Свойства сплава ПлК78 после оптимальной термической обработки
Температурный коэффициент маrнитноrо потока
% .OC l:
при 20 1000C . . . . .
при 1 00 2000C . . . . . . . . . . . .
Температура точки Кюри, ОС . . . ,
П.'lотность, r/CM 3 . . . . . . . . .
Температурный коэффициент линейноrо расшире-
ния, lfC . . . . . . . . . . .
Удельное сопротивление при o 1000 С, Ом. м
Л1.0ДУЛЬ нормальной упруrости, ТПа . . . . .
Твердость Н R С . . . . . . . .
Предел прочности, МПа . .
Предел пропорциональности, МПа
Кривые размаrничивания сплава
ПлК78 представлены на рис. 6 11.
Температурный коэффициент
маrнитноrо потока маrнитов из пла-
тинокобалыовых сплавов в интерва-
ле 20 1 ОООС достаточно велик
0,042%rC (вдвое больше, чем у спла-
ва ЮНДК24).
Маrниты допускают кратковре-
менный HarpeB дО 250 0 С. При этом
их свойства восстанавливаются, если
их повторно намаrнитить. Наиболе
заметный спад маrнитных свойств
при HarpeBe дО 250 0 С происходит в кА/м 2 O 200 !ьО /20 8О !;О О
течение первых 3 ч, поэтому реко-
мендуется проводить искусственную Р 6 11 К
стабилизацию MarHHToB с 2 3 ч BЫ ис. - . ривая размаr-
ничивания прутка диамет-
держкой при температуре несколько ром 5 мм сплава ПлК78.
выше предполаrаемой рабочей.
HarpeB маrнитов выше 300 0 С Be
дет к необратнмым структурным изменениям и соответственно необ-
ратимым измененинм маrнитных свойств.
Замена в платинокобалыовом сплаве 2 5% платины палла-
дием повышает температуру Кюри сплава на 50 0 С и улучшает тем-
Высококоэрцитивные сплавы платины с кобальтом и железом со-
держат в своем составе 50% атомов ПЛатины и относятся к упоря-
дочивающимся. Лрактическое применение нашел сплав платины с
кобальтом...... «платинакс:.. Сплавы платины с железом имеют мень-
шую коэрцитивную силу и м аrнитную энерrию.
Температура фазовоrо превращения «порядок беспорядок:.
сплава PtCo составляет 820 8300C. Эквивалентный сплав после за-
калки в области температур выше фазовоrо превращения имеет одно-
фазную неупорядоченную структуру с rранецентрированной кубиче-
ской решеткой. Коэрцитивная сила сплава в этом состоянии мала....
0'5----1 кА/м, внутренняя индукция насыщения B ilJ 0,94 Тл. .
Если сплав эквиатомноrо состава охлаждать с достаточно малои
скоростью, то при температуре ниже 8200 С возникает упорядоченная
структура типа СиАи, причем кристаллическая решетка становится
тетраrональной. Рентrеновские исследования показывают, что. час-
тицы тетраrональной фазы имеют размер не менее 100 нм И ЧТО В
сплаве отсутствуют заметные напряжения. Полностью упорядочен-
НЫЙ сплав при комнатной температуре имеет большую константу
маrнитной анизотропии 4900 кДж/м З и намаrниченность насыще-
ния 1,0 Тл с полем анизотропии около 104 кА/м. Коэрцитивная сила
сплава в этом состоянии зависит от размера антифазных доменов
упорядочения и имеет диапазон от 40 до 320 кА/м. Наиболее веро-
ятной причиной высокой коэрцитивной силы упорядоченноrо однофаз-
Horo сплава следует признать наличие антифазных rраниц упорядо-
чения, препятствующих процессам смешения rраниц ферромаrнитных
доменов. '"
Наибольшей маrнитной твердостью эквиатомный сплав платины
с кобальтом обладает в промежуточном состоянии, коrда структура
сплава редставляет собой мелкодисперсную смесь кубической и тет-
раrональной фаз в виде правильно чередующихся пластинчатых вы-
делений. Существенная коrерентная связь между фазами вызывает
сильные монокпинные искажения кубической решетки и возникнове-
ние больших rрадиентов внутренних напряжений в обеих фазах. Эти
процессы вносят существенный вклад в маrнитоупруrую часть эф-
фективной константы маrнитной анизотропии и обусловливают вы-
сокую коэрцитивную силу сплава в этом состоянии.
Платинокобальтовый сплав имеет марку ПлК78. По техниче-
ским условиям завода-изrотовителя в сплаве может быть от 76,5 до
79,5% Pt. Высокое содержание платины в эквиатомном сплаве обу-
словлено большими атомной массой и плотностью платины по срав-
нению с кобальтом.
Вариации содержания платины в сплаве вызывают изменение
маrнитных свойств. Сплав ПлК76 имеют несколько большую оста-
точную намаrниченность при меньшей коэрцитивной силе, чем спла-
вы с большим содержанием платины.
Сплав ПлК78 поставляется в виде прутков, полос и трубной за-
rотовки.
Пру т к и диаметром 2,5::1::0,2; 3,0:t0,5; 5,0:t0,5; 7,0:t0,5;
8,0:t0,5; 9,0:t0,5 и 14,0:t0,5 мм, длиной 100 мм.
Л о л о с ы ТОЛЩИНОЙ 3,0 ' мм, 'шириной кратно 11,0+ 1,0,
длиноА 50 мм, ТОЛЩИНОЙ З,7 ; мм, шириной кратно 7,0+ 1,0 мм,
длиной кратно 14,5 мм.
0,042
3,36
520 530
15 16
9 , 3 11 , О. 1 0 6
30
2
31 33
860
730
Jl О Н, Тл
0.7
/'
u'"
/
'r
j
I
r
I
If / f
gб
0.5
0.4
I1.З
0.2
0.1
358
т еХНОАоеuя отовАе1tия JUUнитов из СпАа808
I 6 1]
MaeHиTHo T8epдЬte дефоржируеЖblе C1UaBbl
[r А. .6
.
пературную стабильность сплавов. Сложное леrирование сплавов же-
лезом, никелем, медью позволяет получать сплавы с "' тах ==
== 58 кДЖ/М' при н с == 640 кА/м и Br == 0,8 Т л.
Припожевие во время отпуска внешней сжимающей наrpузки
30 МПа приводвт к возникновению В первоначаJlЬНО изотропном
сплаве ОДНООСНОЙ анизотропии с энерrией 300 к ж/м3 И ул ает
маrиитные свойства вдоль оси сжатия.
359
Т а б л и ц а 6 8
MaZHиTHble свойства С1lAавов' Fе Сr-Со
I Не. кА
вт, Т.
I ;.I T d'
Марка сплава
е) C1WJ8bl систеJШ Fe-Cr-Co
В последние roды в Советском Союзе и в Японии разработаны
новые сплавы на основе системы Fe-Cr-Co, которые подверrают-
ся roрячей и холодной деформации, всем видам обработки резани-
25XI(I5 40 1,2 8 4з 0,95
28ХКI О 18 1,25 .. ---- ----
ЗОХ К25( анизотропный) 62 1,05 8 45 0,72
зах К25{изотроnный) 56 0,8 7,5 3з 0,45
I
поле напряженностью не менее 100 кА/М со скоростью 0,15.......
О,25 0 С/мин в интервале от 650 дО 620 0 С. ПОCJ1е термоиаrннтной об-
работки сплавы подверrают отпуску при 540 6200C в течение
12 20 Ч. .
Сплав 30ХК25 во избежание образования немаrнитной у-фазы
закаливают от 1300 0 С, затем подверrают изотермической обработке
в маrнитном поле при 6400С в течение 1 ч с последующим отпуском
или ТOJIько отпуску (ИЗОТРОПНЫЙ вариант).
В настоящее время практическое применение получили сплавы
25XK15, 28XKIO и 30ХК25. Сплав 25ХК15 (ЭП924) постаВJIяется в
виде rорячекатаных прутков диаметром 8 70 мм и толщиной 5
20 мм по ТУ 14-131-262-16. После обработки на твердый раствор
(закалка от 11 ОООС) сплав весьма пластичен и леrко подверrается
деформации в холодном состоянии.
Ниже приведены иекоторые маrнитные, физ ческие и ме:аниче-
ские свойства сплава 25ХК15 после оптимальнои термическои обра-
ботки и после закалки от 11000С.
Рис. 6-12. Кривые раэмаrничив8НИЯ
сплавов системы железо ---- хром ----
кобальт.
1.... 25ХК15; 2 28XKIO; а ЗОХК25; 4
ЗОXI<2б изотропный.
,Н
, «
ХА/м 50. *0 JO 20 10 О
ем, имеют высокие маrвитные и прочиоствые свойства. Сплавы со-
держат 8----25% Со, 20-----ЗО% Ст, около З% леrврующих добавок
(Si, AI, Мо, W, Nb, V, Ti), остальное----Fе. По своей природе спла-
вы аналоrичны сплавам ЮНДК, т. е. маrвитная твердость в иих
возникает в результате спинодальноro распада высокотемпературно-
ro ОЦК Q-твердоrо раствора на два изоморфных ОЦК раствора
01+<%Z, rде <%1 твердый раствор, обоrащенный Fe и Со (сильномаr-
8итная фаза), а а2 твердый раствор, оооrащенный Cr (слабомаr-
Rитная фаза). Считается, что коэрцитивная сила обусловливается
преимущественно анизотропией формы однодоменных частиц at
фазы.
В зависимости от содержания кобальта сплавы Fe-Cr-Co мож"
но условно разбить на три rруппы: сплавы с содержанием 13----16%
Со, обладающие коэрцитивной силой 40----48 кА/м (например, сплав
25ХК15), сплавы с 8----10% Со, имеющие коэрцитивную силу I
25 кА/м (например, сплав 28ХК I О) и сплавы с содержанием 20 25"
Со, которые обладают коэрцитивной силой до 12 кА/м (наприкер,
сплав 30ХК25).
Маmитные свойства сплавов 25ХК15, 28ХКI0 и .30ХК25 приве-
дены в табл. 6 8 и на рис. 6-12.
Термомаmитная обработка сплавов 25ХК15 и 28XKIO состоит
в Harpeвe до температуры выше 8000С и охлаждении в маmИТВОII
Температурный коэффициент маrнитноro потока,
%iC:
при 80 200C . . . . . . .. ....
при 20 3000C . . . . . . . . . . . . .
Коэффициент возврата J,Lr, fиIlI. . . . . . · · ·
Маrнитная проницаемость В/Н в точке W"'.., rп/м
Плотность, r/CM 3 . . . . . . . . . . . . . .
Удельное электрическое сопро'тивление, мкОм. М . .
Температурный коэффициент тепловоrо расширения,
1/ 0 С . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ТвердоCTh Н RC . . . . . . . . . . . . . . .
Предел ПрОЧ80СТИ на растяжение, МПа
Ударная вязкость, Н/М . . . . . .. .'.
Удлинение, % . . . . . . . . . . .
Твердость после закалки Н R С . . . . . . . . .
Предел прочносТН на растяжение после закалки, МПа
Ударная вязкость после закалки, Н/м . . . .
Удлинение ПOCJlе закалки, % . . .
0,01
0,02
5. 1 0 8
25.10 6
7,8
0,60
12. ) .
38 40
98 1000
lOЬ
5
18 20
700
(8 ; 1 О) 1 ()5
20
360
т еХНОАО2UЯ UЭ20товАения .ма2нитов из сплавов
[Т A 6
, б ]
Сплавы для еuстерезисных дви2атеАей
361
6-2. СПЛАВЫ ДЛЯ изrОТОВЛЕНИЯ АКТИВНОЯ ЧАСТИ
РОТОРОВ rИСТЕРЕ3ИСНЫХ двиrАТЕЛЕЯ,
ПОЛ)'ТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ
быть по возможности чистыми по уrлероду. Наличие уrлерода в
сплvаве приводит к образованию карбидов, которые обедняют твер-
дыи раствор леrирующими элементами, снижают степень ero пере-
сыщенности, что приводит к снижению коэрцитивной силы.
Химический состав некоторых сплавов приведен в табл. 6-9.
Сплавы поставляются в виде кованых прутков, трубной заrо-
товки II rорячекатаных листов. Все виды изделий поставляются без
термической обработки и травления. Сортамент сплавов типа 12K
представлен в табл. 6-10.
rистерезисные сплавы обычно работают в поле максимальной
проницаемости, поэтому их маrнитные характеристики Вт, НеБ И т. д.
определяют не по предельной петле rистерезиса, а в поле макси-
мальной проницаемости [6-5]. Некоторые rистерезисные сплавы,
предназначенные для работы в полях до 1 О кА/М, можно отнести к
«полутвердым. материалам. Все rистерезисные сплавы имеют высо-
кую прочность, хорошую пластичность и их часто используют в ка-
честве активных элементов разнообразных электромаrнитных реле,
repKoHoB и т. д.
Т а б л и ц а 6-1 О
Сортамент сплавов типа 12КМ
а) Сплавы систем Fе Со-Мо, Fе Сr-W и Fe-Cr-Mo-W
Марка Вид Диаметр или Допуск, Ширина, Длииа,
сплава материала толщина, мм мм ММ мм,
не менее
12К 12М Кованые 15 25 =t:l,O ---- 300
12К14М прутки 26 32 =t:2, О ---- 300
12К16М 33 38 =t:3 , О ---- 300 -
12КМ12В 4 60 =t:4 , О ---- 200
Сплавы этих систем подверrаются пластической деформации
только в rорячем состоянии и поставл.яются в виде rорячекатаных
листов, прутков и поковок. Сплавы, содержащие примерно 12% Со
и от 10 до 20% Мо, носят название с:комол:,. Молибден частично мо-
жет быть заменен хромом или вольфрамом. Маrнитная твердость
комолов возникает после высокотемпературной закалки и отпуска.
Фазовая диаrрамма состояния системы железо----кобальт----молибден
имеет большую область твердоrо раствора, положение rраниц кото-
рой сильно завиtит от температуры. Резкая закалка из rомоrенной,
области ФИКСl!рует при комнатной температуре пересыщенный T ep-
дыА раствор. Коэрцитивная сила сплавов в этом состоянии низка----
порядка 1,0 кА/м, остаточная индукция 0,3 Тл. При дальнейшем на-
rревании и выдержке при отпуске из пересыщенноrо твердоrо рас-
твора выделяется в мелкодисперсном виде фаза, обоrащенная мо-
.пибденом. Обеднение матричноrо твердоrо раствора немаrнитными
элементами увеличивает остаточную индукцию сплава, а высокая
дисперсность выделений обеспечивает большую коэрцитивную силу.
Ввиду Toro, что молибден, хром и ванадий явЛяются сильными
карбидообразующими элементами, сплавы типа с:комол должны
т а б л и ц а 6-9
Химический состав сплавов типа комол»
12КМ14В Листы 3, ()""",5 ,О =t:0 ,5 Кратная 400
rорячека- 100, но
таные не более
400
12К14М Трубная Наружный +2 ---- I
заrотовка диаметр 30 и ----1 К рат-
rорячека- 45 +12,5% ---- Ная 30
таная Толщина сте- ----15%
нок 5,0
12 К 12М
Трубная
эаrотовка
кованая
Наружный
диаметр 90 и
105
Внутренний
40 и 40
:t:l,5
Содержание элементов :tO,5%
Марка сплава Примеси. %, Пл отность,
со Мо W не более r/смЗ
=t:1,0
12К 12М 12 I 12 ---- С----о , 05 8,1
12К 14М 12 14 ..... 8,3
12К16М 12 16 ---- Si----0,3 8,4
12КМ 128 12 6 12 Мn----О ,4 8,7
12КМ14В 12 6 14 8,8
Сплавы в rорячем состоянии весьма пластичны и MorYT подвер-
rаться резке, штамповке и друrим видам rорячей деформации. Вви-
ду Toro, что эти марки пре){назначены в основном для изrотовления
активной части роторов rистерезисных дпиrателей, заводы контроли-
руют маrнитные свойства лишь в поле максимальной проницаеМОС1'И
(табл. 6 11). Маrнитные/ свойства измеряются на тороидах.
362
т еХНО.Аоеия иЭ20ТОВ.Аенuя .маенитов из сплавов
6-2]
Сплавы д.АЯ еистереЗUСНblХ двиеате.Аей
363
[Тл.6
Та б л и ц а 6-11
Некоторые сплавы помимо кованых прутков изrотавливаются в
виде трубной заrотовки следующих размеров (в миллиметрах):
5ХВ14: 15Х3,5; 2ОХ3,0; 22Х4,5; 25Х3,5; 30Х4,0; 30Х5; 45Х5,О;
5ХМВI0: 30Х4,0; 5ХМВ18: 30Х4,0; 53Х4,0.
Допуски по диаметру составляют + 0,45 мм, по толщине стенки
::1::12,5%. Сплавы в поставляемом виде имеют твердость 20 30 Н вс .
После закалки в масле с температурой 1250 13000C твердость
сплавов снижается до 18----22 Н вс , чт.() позволяет без затрудиений
проводить любые мехаиические работы резанием. Дисперсионное
твердение спла ов происходит в результате отпуска при температу-
рах 650 7500C. Твердость в этом состоянии Bo paCTaeT до 45
50 Н вс .
Прочностиые и механические характеристики сплавов типов
12I(М, 12КМВ, 5ХВ и 5ХМВ достаточно высоки, поэтому ротор rис-
терезисноrо двиrате.л.я обычно вытачивается целиком из KOBaHoro
прутка. В тех случаях, коrда предусмотрена составная конструкция
ротора, маrнитно-активная часть вытачивается из трубной заrотовки
в виде втулки, которая плотно напрессовывается на ось.
Предел прочности у сплавов типов 5ХВ и 5ХМВ 60 1000 и
900 1200 МПа соответственно. Маrнитные свойства сплавов контро-
лируются в поле максимальной проницаемости (табл. 6-13).
Марка сплава
аеНИ1Н свойс тва сплавов типа «ко ол;
Н т _ кА/м I Вт- Тл НеВ- КА/мl Br- ТЛ .1 д 7п;,;
Не менее
.
12К 12М 12 16 1, О 8,8 0,80 2,250
12К14М 16 20 0,95 9,6 0,75 2,250
12К16М 20 24 0,95 12,0 0,75 2,250
12КМ12В 14 20 1,00 9,6 0,75 2,250
12КМ14В 16 24 1,00 12,0 0,75 2,350
При м е ч а н и е. Р r потери на rистерезис.
В маrнитно твердом состоянии комолы изотропны и обладают
высокой маrнитной твердостью (Н ВС ==60). Температурная стабиль-
ность маrнитных свойств высока. В интервале температур 140+
2500С изменение остаточноrо потока не превышает 5%. При на-
rpeBe дО 500 0 С маrнитные параметры НСВ и ВТ обратимо уменьша-
ются приблизительно на 10%. Для изrотовления роторов rистерезис-
ных дgиrателей различноro типа выпускаются кованые прутки диа-
метром 2 60 мм из сплавов на основе Fe-Cr-W и Fe-Cr-Mo- W
типа 5ХВ и 5ХМВ. Химический состав их приведен в табл. 6-12.
Т а б л и ц а 6-13
MaeHuTHble свойства Сn.Аавов тиnов 5ХВ и 5ХМВ
н т' кА/м I Вт' Тл Н сВ, KNM Br' Тл PrlH т .
Марка сплава Дж/(м'J. А)
Не менее
Cr
w I Мо
Со
Примеси. %, Плотность.
не более r/CM3
5ХI0В 2, 3,6 1,00 1,6 0,8 1,88
5Х 12В 2, 5,6 0,95 3,2 0,8 1,88
5Х14В 5,6 6,8 0,95 4,0 0,8 : 1,88
5Х16В 7,2 8,8 0,85 4,4 0,75 1,88
5ХМ 1 ОВ 8,0 10,5 0,80 1,75
5ХМ12В 10,5 13,5 0,80 1,75
5ХМ 14В 13,5 17,5 0,80 --- --- 1,75
5ХМ16В 17,0 21,0 0,75 ---- --- 1,63
5ХМ 18В 20,0 26,0 0,75 --- 1,50
5Х7М18В 28,0 32,0 0,75 --- --- 1,50
т а б л и ц а 6-12
Химический состав сплавов типов 5ХВ и 5ХМВ
Содержание элементов :tO,SO.lo
Марка сплава
5ХI0В 5 10 --- 8,30
5Х 12В 5 12 ---- --- 8,45
5Х 14В 5 14 --- C O ,05 8,55
5Х16В 5 16 ---- --- 8,65
5ХI0В 5 10 6 8,58
5ХМ12В 5 12 6 ---- Si 0,3 8,70
5ХМ14В 5 14 6 Мп о, 4 8,85
5ХМ16В 5 16 6 ---- --- 8,80
5ХМ 188 5 18 6 8,90
5X7M18B 5 18 7 5 8,95
Точка Кюри сплавов высока и меняется в зависимости от соста..
ва: для 12КМ и 12КМВ 80 8500C, для 5ХМ и 5ХМВ 72
760 0 С.
Температурная стабильность маrнитных параметров высока. Из..
менение НеБ И Вт В интервале температур 140+250 0 С не превы-
шает 5%. При кратковременном иаrреве до 500 0 С происходит обра-
тимое снижение этих параметров в пределах 10%. Удельное элек.
тросопротивление сплавов 12ХМВ и 5ХМВ 0,4()--...(),45 и 0,50
364
т ехнолоеия изеотовления маенитов из сплавов
[T . 6
6 2]
Сплавы для еистерезисных двиеателей
365
т а б л и ц а 6-14
Средние коэффициенты линейноео расширения сплавов
типов 12КМВ, 5ХВ и 5ХМВ
ТЛ
1.0
0.8
0.5
0."
0.2
шихтованных роторов простых двухполюсных двиrателей, набирая
пакет, выдерживают единое направление прокаткн. А при изrо
товлении роторов мноrополюсных двиrателей следует шихтовать
каждую последующую пластину со смещением направления прокат-
ки на 30 450.
Активную часть ротора rистерезисноrо двиrателя иноrда выпол-
няют из ленты или проволоки. В этом случае тонкая лента или про-
волока навивается на ось-оправку и закрепляется н-а ней точечной
сваркой или бандажом.
Маrнитные параметры ротора rистерезисноrо двиrателя, изrо-
товленноrо по такой технолоrии, можно еще существенно ПОВЫСl-rть
за счет использования эффекта термомеханической обработки. Для
этоrо проволоку или ленту следует наматывать с натяrом 300
400 МПа и в таком состоянии проводить отпуск. Технолоrия термо-
механическоro отпуска сложна в наладке, но позволяет полностью
использовать резервы маrнитноrо материала и получать Двиrатели с
очень высокиМи параметрами. За рубежом широко применяется
сплав ремендюр (49% Со, 2 5% У, остальное Fe). По химическо-
му составу он соответствует сплаву 52К5Ф и занимает промежуточ-
ную область между викаллоем и маrнитно-мяrким сплавом пермен-
дюр (49% Со, 2% У, остальное Fе). Коэрцитивная сила ремендюра
в зависимости от содержания ванадия, степени холодной деформа-
ции и режима отпуска может меняться от 1,5 до 5 кА/м, остаточная
индукция соответственно от 2,1 до 1,6 Тл. Сплав с 49% Со и 4 % v
после закалки от температуры 800 0 С, холодной прокатки с обжа-
тием 95% и отпуском при 600 0 С в течение 4 ч име т Н ев ==3,2 кА/м
и Br== 1,7 Тл. Максимум маrнитноА энерrии приходится на Н т =:
==2,9 кА/м и В т == 1,5 Тл.
Кроме сплавов 52К5Ф, 52К7Ф и 52К9Ф наша проМышлен'IOСТЬ
выпускает сплавы с меньшим содержанием кобальта, леrированные
дополнительно хромом или никелем. Сплавы поставляются в холод-
нодеформированном виде с обжатием не менее 90}0. в виде листов
толщиной 0,2 I,O мм, шириной -БО 140 мм, длинои не менее 200 мм
Температурный коэффнцнент линейноrо расширения, 10--- а . О С---l,
Марка в интервале температур от 200 С до
сплава
1000 С I 200 о С , зооос I 4000 С I 5000 С I 6000 С
-
12КМ12В 10,50 10,85 11,55 12,00 12,45 12,90
12КМ14В 10,05 10,70 11 ,30 11 ,60 12,10 12,60
5Xl2B 10,80 10,80 11 ,10
5XM12B 10,90 11,60 12,40 12,70 13,30 13,85
0,55 Ом. мм 2 /м соответственно. Средний коэффициент линейноrо
расширения некоторых сплавов представлен в табл. 6-14.
Блаrодаря высокой температур-
ной стабильности маrнитноrо потока
сплавы типа комол применяют также
и для эталонных маrнитов MarHeTo-
метрических устройств. Этим маrни-
там обычно придают форму вытяну.
Toro эллипсоида вращения. Кривые
размаrничивания сплавов 12К 14М и
12К16М приведены на рис. 6-13.
Сплавы Fe Co- V типов 52К 1 ОФ,
52К 11 Ф и 52К 12Ф целесообразно
применять в двиrателях повышенной
мощности с напряженностью HaMar
ничивающеrо поля 12 35 кА/м. В дви-
rателях обычной мощности нашли
применение сплавы с пониженным со-
держанием ванадия 52К5Ф, 52К7Ф и 52К9Ф. Сплавы поставляются
в термически необработанном виде с твердостью 30 37 H RC . Ка-
кую-либо смяrчающую термическую обработку без существенноrо
снижения маrнитных свойств делать нельзя.
Технолоrия изrотовления роторов из листов толщиной 0,7 мм и
выше включает в себя высечку элементов ротора, ero сборку и окон-
чательную термическую обработку отпуск при температуре 550
650 0 С в течение 30 60 мин. Отличительной особенностью сплавов
типа 52КФ является наличие в листах анизотрошш маrнитных
Свойств. В направлении проката все маrнитные своЙства выше, чем
в поперечном: Br на 30%, Н еВ на 10%, потери на rистерезис
На 30 60%. Эту особенность следует учитывать. При изrотовлении
If
кА/м
5
Рис. 6-13. Кривые размаr-
ничивания поковок из спла-
вов типа комол.
б) Сплавы системы Fe-Co- У, Fe-Co-
Cr- V и Fe-Co-Ni- V .
о
т а б л и ц а 6-15
Нормированные значения параметров листов из сплавов типа 52КФ
(среднее арифметическое свойств вдоль и поперек направлений.
прокатки)
Марка I Н т . кА/м I Вт' Тл I К вып . В r/ В т Нсв/Н Pr/Hm'
сплава Дж/(м .А)
52К5Ф 4,0---5,2 1,3----1,4 0,50---0,60 0,80---0,85 0,70---0,75 3,12---3,38
52К7Ф 5, 8,0 1; 2---1,3 О, 50---0, 60 О,ЯО---О,85 0,70---0,7 5 2,62---2,75
52К9Ф 8,0---12 1,1---1,15 О, 50---0, 60 0,75---0,85 О, 68---0,72 2,38---2,62
52К 11 Ф 12---20 1, ()........I,05 О, 50---0, 60 0,75---0,85 0,6 0.70 2,25---2,50
52К12Ф 20--- 28 0,85---0,95 0,50---0,55 0,75---0,80 0,65---0,70 1,75---1,88
52К13Ф 28----34 0,75---0,85 0,50---0,55 0,75---0,80 0,65---0,70 1,5&---1,68
· к вып--- коэффициент выпуклости кривой размаrllнчивания.
366
.Т еХНО.Аоеия U&О10вАения JЮ2нитов из сплавов
[ТА. 6
6 3]
Сплавы для носителей ма2нитной записи
3б7
Т а б л и п а 6-16
JfopNuposaHue значения пapaNeTpoe проволоки прямоуеольноео
сечения из сплавов типов 35КХФ и 35КФН
Т а б л и ц а 6-18
Н 0pNupyeMble маенитные свойства сплавов в поле максимальной
проницае мости
Марка
4>
,g< Сортамент 1.0Хl.0; 1.2Хl,2;
= \о :11: 1.5Хl.5; 1,5Х2.5; 2.0Х2,О мм
.
Сортамент 2Х4; 2,5Х2,5;
2,5Х4; ЭХ3 мм
Марка сплава
Н т , кА/м
Вт' Тл
I НеВ' кА/.. I В,. Тл
спл ава CII: 1; Вт' Т.II I Pr/H m .
p. o Вт' Тл К вып I Pr!Hm. К вып
I::()I:: Дж/(М::Х
cao дЖ/(w:. А)
:1:=,- ХА)
25КI4НФ 2.4---3.6 1 , 4()......1 , 60 0.65---0.75 3, 1l).....4, 40 ...
3БК8НФ 6.4---4.0 1,50---1,75 0.68----0,80 4.52---5,40 ...
3БКI0НФ 6,().......7.2 1 ,50 1, 70 О, 75 ,85 4.4().....5,40 1. 4()-.-..1, 60 О, б()....(). 7 5 3.78 .65
35К8Х4Ф 4.8---6,4 1 f 4()...1, 65 0,70---0,85 3. 7 5. 28
35К8Х6Ф 6. 4 .0 1. 40---1 ,60 0.70---0,80 3.78----5,15 1.35---1.50 O, .70 3,1 .65
ЗБК8Х8Ф 8. ()"""1l . 2 1 , 4().....1 , 60 0.70---0.80 3,7s......4, 40 1,35---1.50 O, ,70 3.15----3.78
З5К8Х4Ф 3,6----4,4 1,14 1,40 2,5 3,2 0'94----1 ,15
35К8Х6Ф 4,8----5,6 1 , 14 1 ,28 3'2----4,2 0,9 1; 10
35К8Х8Ф 6,4----8,0 1 ,02 1, 17 4,0 5,2 О ,80----1 ,05
35I(10Н4Ф 32 З6 1,30---.-1,50 2,2 2,6 1 ,06 1 ,40
I Толщина листа.
Марка сплава мм
Нев.кА!.. I В,. тл
В,/В т
у листов. Маrнитные свойства тонкой ПрОВОJlОКИ выше, чем у тол..
стой.
Нормированные значения параметров сплавов типа 52К Ф при..
ведены в табл. 6-15, для сплавов типов 35I(ХФ и 35КфН......
табл. 6-16.
Свойства сплавов контролируются иа тороидальных образцах
D поле 8 кА/м (табл. 6 17) или в поле максимальной проницаемости
(табл. 6-18).
Т а б л и ц а f)-17
HopNupyeNые AUJ2HUTHble свойства спмвов 8 поле 8 ICA/N
25К14Н4Ф 1,0 1 ,6----2, О 1,55 0,87
0,7----0'5 1 ,6 2,0 1,60 0,90
0,35----0,2 1'6----2'0 1,65 0,90
301( 15Х 1,0 2, 15----2,80 1,70 0,90
0,7......0,5 2,15----2,80 1,75 0,90
0,35----0,2 2,15----2,80 1,ВО 0,90
Проволока 3,6 1,90 0,95
35К12Х 1,0 2, 15 2 ,80 1,70 0,90
0,7 0,5 2, 15 2 ,80 1,75 0,90
0,35----0,2 2, 15 2 ,80 1,80 0,90
ПРОВОJlока 3,9 1,92 0,94
35К 15Х 1,0 3,3 ,2 1,55 0,90
0'7----0,5 3,3 ,2 1,60 0,90
0,35----0,2 3, 4,2 1,60 0,90
35I(8Х6Ф , О ,з.....-l ,О 4,8 1,10
35К8Х8Ф
в) Сплавы CUCTeNbl Fe-Ni-Mn
Сплав 12rH содержит 12:f:0,5% Мп, 3,5:t0,5% Ni, 1,0:tO,2% Мо,
1,5:t0,З У, остальное Fe. Выпускается в виде холоднокатаных лис-
тов толщиной 0,8 мм. Отличается высокой пластичностью как в co
стоянии поставки, так и после окончатenьноrо отпуска. Маrнитные
СDойства листов анизотропны. В зависимости от режима отпуска
можно получить различное сочетание коэрцитивной :силы И остаточ-
ной индукции соответственно: от 2,4 кAjM И 1,2 Тл до 1,6 кА/м и
0,7 Тл. Маrнитные свойства сплава формируются в процессе холодной
ДЕформации, поэтому исправить неправИJlЬНО проведенный отпуск (пе..
perpeB, передержка) нельзя. В маrнитно твердом состоянии сохраня-
ет высокую пластичность и может подверrаться механической обра-
ботке резанием, rибке, штамповке, прокатке и пр. Сплав дешевый.
и ero следует применять для изrотовления роторов rистерезисных
двиrателей с рабочими полями от 4 до 20 кА/м. Нормированные зна-
чен}{я параметров: Вт === 1,0+0,5 Тл B r /B m '===0,75+0,80; Нсв/Н т ==
===0,60+0,70; Кт===0,45+0,55; Pr/Hm 1,75+2,12 Дж/(м 2 .А).
6-3. СПЛАВЫ ДЛЯ НОСИТЕЛЕЯ млrнитноя ЗАПИСИ
н в виде проволоки KpyrJlOro и прямоуroльноro сечения. Маrнитные
свойства в листах анизотропны. Проволока квадратноrо сечеНIIЯ
имеет размеры (мм): 1,0Хl,0; 1,2Xl,2; 1,5Хl,5; 2,ОХ2,0; 2,5Х2,5;
З,ОХЗ,О, а проволока прямоуrОJlЬноrо сечения размеры (мм): 1,БХ
Х2,5; 2,ОХ4 а О; 2,5Х4,0. Маrнитные свойства проволоки выше, чем
в настоящее время в качестве носителей маrнитной записи при-
меНЯЮТСЯ r лавным образом маrнитные ленты на орrанических осно-
вах с рабочим слоем, состоящим из иroльчатых частиц rамма ОКИСJlа
железа, окислов хрома или порошков маrнитно-твердых сплавов,
дисперrированных в пластмассовом связующем [6-б]. В качестве ор-
Э68
т ехн.олоеия изеотовлен.ия маен.итов из сплавов
[ТА. 6
6-3]
Сплавы для н.осителей .маен.итн.ой записи
369
т а б л и ц а 6-19
CopTa.4teHT и .маен.итн.ые свойства лен.т из сплава ЭП31А
для маен.итн.ой записи
т а б л и ц а 6-20
Механ.ические свойства проволоки ЭИ708А
о ,012::t:0 ,002
О, О 15::!:0, 002
О, 020::t:0, 002
6 , 25 o, 05 ; 12 , 7 ---0,1
19,05 o,l; 25 ,40 O,1
35,00 0.1; 50,8 O,l
0,075 0, 105
О , О 75 0, 11 О
О ,075 0, 130
24
25
21,5
Разрывное усилие не менее, r
Ди аметр Диаметр заВИТка, образуе
проволоки, мм Moro свободным концом
без узла с узлом проволоки не менее, мм
0,030 140 80 15
0,050 380 230 30
h\аrнитные свойства
Толщина, мм
Ширииа, мм
В,, Тл
I НеБ' кА/м
т а б л и ц а 6-21
Электроакустические свойства проволоки для .маен.итн.ой записи, дБ
rанической основы используются триацетилцеллюлозные, поливинил-
хлоридные и полиэфирные пленки толщиной 36; 25; 18 и 9 мкм. Тол-
щина активноrо слоя может быть от 5 до 1 мкм. Размер маrнитных
роМ 7л
0,5
o, .
0,2
Рис. 6-14. Кривые размаrничивания но-
сителей маrнитной записи.
1 про волока сплава маrнетофлекс 72 (72%
Cr, 10% Ni, осталЬное --- Fe): 2 ПР080лока из
сплава ЭП322; 3 лента сплава маrнетофлекс
20 (60% CtI, 20% Ni, остальное Fe) вдоль
направления прокатки; 4 лента на орrани-
ческой основе с суспензией из rамма-окисла
железа.
ЭИ708А ЭИ708А Т ЭИ708Н
i= I
I О · =
L. :(\0 I%j = =e:s: d:s
аа:: Q.g- = O O Q.
O ,О Q.
>. Q. :S1%jQ.Q.I%j a i:
:IC: .. аа:: r:: o::tgr::
Q,)I:; О = r::
=» 8"I%j Q.01:;:S& r::E:Z:;
::t:1%j L.O о::
'-оС') r:: =00 vr:: ......
Показатель = r:: о) foo>( as;::
:SV fooU = OjS::t:r:: = О...... :Z::Z: v:z:
D::= O:: fooU 0::=0 ::t:r:: D:::r:2l:z::ras
I:;r:: 1:; O I:;foo:IC:>(L.:z:Q. 1:; Q.r::Q,)Q,
t::! 1:1 +I = t::!iE=; .t. 1:1r::t»aso>.
VfooC')Q.foo
Толщина, ММ, допуСК:tО,ОО2 l\:M
0,030 I 0,050 I 0,030 I 0,050 \ 0,030 I 0,050 I 0,050
Средняя чувст 2 :t:3 +2+6 ___2+4 +1 :t:2 +0+0,5 +0+0,5 :t: 1 (400 rц)
внтельность
Однородность :t:l :t:l :t:l :t:l :t:O, 5 :t:O,5 :t:O,5
чувствительно- (400 rц)
сти
ЧаСТО1'.ная ха- ---1 :t:5 0:t:5 ... ---4+3 +0:f: 1 ,5 0:f:l,5 +1,5---2,5
рактеристнка ---23 ---26 ---26 ---5% 4---5% ---26
Нелинейные ис- ---
кажения не более ---43 ---43 ....БО
Шум размаrни' ----40 ---48 ... ---45
ченноl\ проволоки
не более ---55 ---50 ---55 ---55
Размаrничива- 55 --- ---55
емость не более ---37 ---39 ---39 ---37 ---37
Шум при HaMar- ---30 ---
ничивании посто-
янным током не
более ---40 ---40 ---40 ---40 ---40 40
Копир эффект ---
не более 3
Неравномер- --- --- --- --- --- ---
ность частотной
характеристики
не более 45
Динамический --- --- --- --- --- ---
диапазон не M -
нее
'10 JO 20 10 О
частиц активноrо слоя обычно составляет от 0,1 до 0,015 МКМ. Коэр-
ц тивная сила таких пленок составляет 20 40 кА/м. Остаточная иn-
дукция 0,15 0,25 Тл. Максимальная разрешающая способность запи-
си и воспроизведения информации, достиrнутая в лабораторных ус-
ловиях, 530 периодов/мм при скорости движения ленты 35 мм/с.
Это соответствует верхней rраничной частоте 13 750 ru.
Металлические носители маrнитной записи рекомендуется ис-
пользовать в особо ответственных случаях, коrда по условиям рабо-
ты на носитель MorYT воздейСТвовать высокие температуры, удары,
влажность, биолоrически активные среды и т. п. Для маrнитной
записи используются сплавы системы железо-никель-хром, по соста-
ву близкие к нержавеющей стали 18/8. Сплавы отличаются высокой
пластичностью, механической прочностью и коррозионной стойко-
стью. Формирование микроструктуры сплавов, обеспечивающей опти-
мальные маrнитные свойства, происходит в процессе холодной де-
формации и промежуточных отпусков. Сплавы поставляются в виде
проволоки и ленты, приrодные к употреблению в состоянии постав-
ки. Сортамент лент и их маrнитные свойства представлены
в табл. 6-19.
Электроакустические свойства материалов для маrнитной запи-
си КОНТРОлируются н а специальных стендах. Механические свойст-
ва проволоки ЭИ708А приведены в табл. 6-20. Кривые размаrничива-
24 64
370
ТеХНОАоеия изеОТО8Аения ферриТО8ЫХ м.аенитов
[r А. 7
7-1]
ния носителей маrнитной записи представлены на рис. 6-14.
В табл. 6-21 приведены электроакустические свойства проволоки.
предназначенной для маrнитной записи и ее рекомендуемое приме.
нение.
Маениты из феррита бария
371
Продолжение табл. 7-1
Марка
феррита
Характерные области
применения
Orличительные признаки
18БА220
18БА300
19БА260
22БА220
24БА210
25БА 150
25БА 170
28БА 170
28БА 190
21 СА320
27СА220
rЛАВА СЕДЬМАЯ
.ТЕхнолоrия изrОТОВЛЕНИЯ
ФЕРРИТОВЫХ МАrнитов
Феррит относится к классу ферримаrнетиков и является кристал-
лическим веществом, получаемым из окислов методами керамиче-
ской технолоrии. По объему производства маmитно-твердых мате-
риалов маrнитно.твердые ферриты занимают первое место в мире.
Для изrотовления постоянных маrнитов используются ферриты ба-
рия, стронция и кобальта. В нашей стране наибольшее распростра-
нение получил феррит бария. Отличительные признаки и характер-
ные области применения основных марок ферритов представлены в
т а бл. 7-1.
Марка
феррита
66 И230
66И240
7БИ215
7БИ300
9БА205
15БА300
16БА190
Таблица 7-1
Относительные признаки и характерные области
nрим.енения ферритов
Orпичительвые признаки
Лучшие свойства в На-
правлении, перпендикуляр-
ном прессованию
Лучшие свойства в на-
правлении прессования; в
направлении, перпендику-
ЛЯрНом прессованию, свой-
ства ниже на 5 15%
Высокая изотропность,
высокое электрическое со-
противление
Высокая коэрцитивная си-
ла по намаrниченности
Радиальная анизотропия
свойств (кольцевые маrниты)
Высокая коэрцитивная си-
ла по намаrниченности
Самая дешевая из марок
анизотропноrо феррита
7-1. МЛfНИТЫ ИЗ ФЕРРИТА БАРИЯ
Маrниты из феррита бария двух видов (изотропные и анизо-
тропные) производят по технолоrической схеме, изображенной на
рис. 7-1. Химический состав, физические и прочностные параметры
представлены в табл. 7-2 7-4. Изотропные маrниты, как правило,
прессуют из cyxoro порошка при отсутствии маrнитноrо поля; ани-
зотропные маrниты прессуют из водной суспензии порошка в присут-
ствии м аrнитноrо поля.
Подrотовка исходных материалов в основном сводится к конт-
ролю исходных компонентов, просушке окиси железа, прокаливанию
(с целью удаления влаrи) уrлекислоrо бария, просушке каолина и
размельчению yr лекислоrо ба рия и каолина.
Затем составляется шихта по следующей рецептуре: Fе20з
81,5:tO,2% (массовых); ВаСОз 18,5:!:0,2% (массовых).
Следующими операциями являются смешивание шихты и обжиr
смеси ферритизация при температуре 1150 1250° С.
После ферритизации производят rрубый, тонкий и мокрый по-
молы шихты. Оптимальной тонине порошка соответствует средний
размер ч стичек порошка примерно О,з о, 7 мкм.
24*
1ll(Л 135,
14КА 135
Характерные области
применения
Электродвиrатели
Радиоэлектроника, связь,
автоматика
Электродвиrатели, муфты,
устроЙства связи
Устройства связи
Электродвиrатели
Устройства связи
Радиоэлектроника, связь,
автоматика
Свойства, улучшенные по
сравнению с 16БА 190
Высокое электрическое со-
противление
Высокое значение W maz
То же
Свойства, улучшенные 110
сравнению с 15БА300
Более технолоrичен, чем
феррит бария с такими же
параметрами
Температурный коэффи-
циент индукции почти в 4
раза меньше, чем у феррита
бария (стронция); маrнит-
ное старение возможно в об-
ласти положител ных темпе-
ратур, начиная с +800 С
Радиоэлектроника, связ
автоматика
Устройства связи
Электродвиrатели
Маrниторазр ядные насосы
Сепараторы
Электродвиrатели, Mar-
нитные муфты
Устройства связи
Динамические rpoMKoro-
ворители, электродвиrатели
То же
:.:. .
Устройства связи
То же
372'
..
т еХНО.llоеия UЗ20тов.llения ферритовых маениТО8
7 1]
Маениты из феррита бария
373
[r.ll, 7
Т а б л и ц а 7-3
Л1еханические, электрические и тепловые параметры
бариевых и стронциевых ферритов
Анизотропия маrнитных свойств создается прессованием маrни-
тов из водяной суспензии ферритовоrо порошка в маrнитном поле
напряженностью 300----500 кА/М. Влажность суспензии составля.ет
при этом 25----30%. Это накладывает на анизотропные маrниты orpa-
ничения по форме, размерам и виду текстуры.
Ilрессование производится при удельном давлении порядка
25 МПа (для изотропных порядка 50 100 МПа).
Блаrа при прессовании отсасывается через специальные фильт-
ры вакуумным насосом.
Наименование параметра
Значение параметра
Точка Кюри е, ос:
для феррита бария
для феррита стронция
Проницаемость возврата J.ln:
для изотропных ферритов
для анизотропных ферритов
Удельное Э.1J:ектрическое соп РОТИВ..1ение р,
. Ом'м*
Действительная составляющая диэлектриче-
ской проницаемости 8' на частоте 3000 ru
TaHreHc уrла диэлектрических потерь tg б е на
частоте 3000 Mru**
ПЛОТНОСТh рМI Kr/M 3 :
кажущаяся
рентrеновская
Коэффициент теплопроводности л, Вт/ (м. ОС)
Удельная теплоемкость с, Дж/(кr.ОС)
ТемпературныЙ коэффициент маrнитноrо рас-
ширения а, lj O C:
параллельно ориентации
перпендикулярно ориентации
Твердость по Моосу
Таблица 7-2
Химический состав ферритов бария
Химический состав, %
Окись Окись Окись Окись Двуокись Окись бора
железа бария строиция апюминия kремния
Марка
феррита .ь .ь
1:; :.1: :.1: се :.1: се :.1: се ,
се ,:ZS , ,:15 :.1: :.::
= u = u u u u u
=: » =: =:= » =.0 » =:= » =:= »
::Е се 1:: ::Е се ::Е.о 1:: ::Е 1:; 1:: ::Е.о 1:: ::Е.о 1::
0:15 о о 01:; О Осе О O О 01:; О
:1::= t::! t::! :1:: t::! :1::= t::! :1::= t::! :1:: t::!
БИ230
БИ240 84,3 14,2 1,0 0,5 :t О , 05
БИЗОО
6
6
7
7БИ215
9БА2OS"
15БАЗОО
16БАl90
18БА220
18БА300
19БА260
450
460
1 , 15 1 ,35
1 , 03 1 ,25
1 o 103
16 20
0,005 0,5
( 4 , 5 5 , 1) . 103
5 27.103
1 :9 з,2
600 700
( 13 15 , 5) . 1 o G
(8 11) . 10 6
fr--.- 7
0,5 :tO,OS
· Для феРRита марки 7ВИ215 (1 БИС) удельное электрическое сопротив-
ление p=-10Io 10 1 Ом,м; для 18БА3 р 104 Ом'м.
.. Для феррита марки 7ВИ215 ОВНС) tgб е "(O,9+1.1)'10 3.
84,1 :t0,3 15,4 :tO,3
:tO,OS ...
Т а б л и ц а 7-4
П рочностные napaJ eTpbl ферритов бария и стронция
Предел прочности, МПа Модуль
Модуль КОЗффll-
Юнrа сдвиrа,
...а растя- на сжа- на изrиб I на круче- Е .10 5, 10 5, МПа циент
жение тис ние МПа Пуассона
22БА220
24БА210
25БАI50 84,8
25БАI70
28БА170
28БАI90
21СА320 188.9
27СА220 ,89,2
14,3
0,5
0,5 :t0,05
I = = 110.1 :i:O. 3 g: 'н.05 0.41:1:0.051 I
25 30
(250 300)
200
(2000)
70 9 0 4 0 50 1 2 О 4 0 7 }
, , 02 04
(700 900) (400 500) OO 20) (4 7) , ,
При м е 11 а н и е. Кристаллическая структура --- rексаrональная. Допуска-
ется леrированне ферритов друrими элементами в количестве до двух мас-
совых процентов, а также отклонение химнческоrо состава от норм, указан-
ных в табл. 1, при этом отклонение химическоrо состава от норм не должно
приводить к ухудшению MarHHTHblx параметров материала.
При м е ч а н и е. Данные, указанные в таблице, являются среднеста-
тистическими.
374
Технолоzия uзеОТО8ления ферриТОВblХ м.аенитов
[Т А. 7
g 74]
Маениты. из феррита кобальта
375
Контроль UCXOUlfbIX.. материалоВ
ЛрU20то6Л8lfuе шихты
ществ феррит СТРОНЦИЯ не имеет. Единственное преимущество.........
лучшая технолоrичность.
Химический состав этих ферритов представлен в табл. 7-2, ме-
ханические, электрические и тепловые в табл. 7 3, а прочностные
в табл. 7-4.
поаито6ка IIcxoBlftlX нат,риало8
пер,,,,,ши8анuе шuхт",
7-3. РЕЖИМЫ МЕХАНИЧЕСКОЯ ОБРАБОТКИ
ФЕРРИТОВ БАРИЯ И СТРОНЦИЯ
О/ЖlJt CMlcи исхоаlfЫХ натlриало6..
феррuтuзация
Резку (вырезку) производят на универсально-заточном станке
алмазным отрезным KpyroM, например, KpyroM марки 160ХО 7Х5
63 150ХI00% (rOCT 10110-71). '
Режижы резки. Скорость шлифовальноrо круrз Оир==45 м/с. Про-
дольная подача изделия на Kpyr ручная, плавная. Вырезка ве-
дется с охлаждением 1,5------3 % -ным водным раствором кальци-
нированной соды (rOCT 5100-73). Расход охлаждающей жидкости
2 4 л/мин.
Шлифование производят на плоскошлифовальном станке алмаз-
ным KpyroM, например, АПП250Х 1 О, на металлической связке, со
100%-ной концентрацией алмазов зернистостью 63/50+80/63
(rOCT 16167-70).
РеЖUJAbl Ш4ифования. Скорость шлифовальноrо Kpyra Vир == 28+
32 м/с. Продольная подача стола VCT=== 1,0+6 м/мин. rлубина шли-
фования t==0,05+0,2 мм/проход. Поп речная подача 8==0,5+
1,0 мм/ход. Охлаждение ведется 1 ,5 3 % -ным водным раствором
кальцинированной соды. Расход охлаждающей жидкости 4
1 О л/мия.
ЛрессоlaНlJе ШdелllU 6 Itt1I1IIllllllt1H /ЮМ
7-4. МАrниты из ФЕРРИТА КОБАЛЬТА
Рис. 7-1. Схема технолоrическоrо процесса производства маrнитов
из ферритов бария и стронция.
7-2. МАrниты ИХ ФЕРРИТА СТРОНЦИЯ
ISобалътовыА феррит СоО. Fе20з является материалом со струк-
турои шпинели.
Основной вклад в высококоэрцитивное состояние вносит высокая
константа одноосиой кристаллоrрафической анизотропии, наве-
денная в процессе термообработки в маrнитном поле. Поэтому
промышленное значение имеют только анизотропные ферриты
кобальта.
Наведенная константа анизотропии оценивается значением, близ-
ким к 1,2. 1 ()s дж/ка. по коэрцитивной силе и остаточной индукции
выпускаемые промышпенностью кобальтовые ферриты уступают ани-
зотропным бариевым ферритам. Однако заметно меньший темпера-
турный коэффициент индукции делает их конкурентоспособными и в
ряде случаев незаменимыми, особенно при работе в области отрица-
тельных температур.
Температурный ко фициент индукции феррита кобальта равен
0,05% на 1 ос в интервале температур ----100+ +200С и 0,08% на 1 0 С
в интервале температур +20++80 0 С. Маrниты из феррита кобаль-
та производят по технолоrнческой схеме. представленной на рис. 7 2.
Состав шихты определяется соотношением Fe20s----71,5% (мас-
СОВЫХ), С0 2 О з 28,5% (массовых).
Отпрессованные изделия просушиваются и затем подверrаются
спеканию при температуре 1150----12800 С (различной для разных
марок) .
Феррит стронция представляет.собой материал с rексаrоналъной
кристаллической структурой состава SrO. 6Fе20з. По своей кристал-
лической структуре и физическим свойствам феррит стронция явля-
ется аналоrом феррита бария.
Ввиду различия в значениях ионных радиусов бария и стронция
замена первоrо на второй приводит к некоторому увеличению кон-
станты. маrнитной кристаллоrрафической анизотропии KI. Однако
увеличение К 1 не превышает 10% и поэтому существенных преиму-
(Fi: 7
8..1]
377
Маениты из редICозе.мельных .метаААО8 (РЗМ)
376
т еХНОАО UЯ uзеотовления ферриТО8ЫХ .4IйZHUrOB
ТехнолоrическиА процесс получения анизотропных маrнитов из
феррита кобальта отличается от процесса получения анизотроntlых
бариевых маrнитов наличием операции термообработки в маrнитном
поле и тем, что прессование
проводится в отсутствие Mar-
нитноrо поля.
Промышленностью выпу-
скаются маrниты из феррита
кобальта двух марок: 11 КАI35
и 14КА135. Для ферритов ко-
бальта характерными являются:
плотность (3,3 4,0) Х
Х 103 Kr/M 3 ; точка Кюри 550 0 С;
KOHCT HTa наведенной маrнит-
ной кристаллоrрафической ани-
зотропии 1,2.105 Дж/м З ; удель-
ное электрическое сопротивле-
ние 10 Ом'м.
Температурный коэффи-
циент остаточной индукции
(намаrниченности) для ферри-
тов бария и стронция ---- 0,2 %
на 1 ос в интервале темпера-
тур ----70 + + 2000С.
Температурный коэффици-
ент коэрцитивной силы по на-
маrниченности зависит от коэр-
цитивной силы по намаrничен-
ности и диапазона температур.
Зависимость коэрцитивной си-
лы по намаrниченности от тем-
пературе приведена на рис. 7-3;
при наrревании феррита до
температуры ЗОО О С намаrни-
Чe1lнОСТЬ ero претерпевает об-
ратимые изменения, обуслов-
ленные температурным коэф-
фициентом; при охлаждении
феррита возможны.. необратимые потери намаrниченности, завися-
щие от коэрцитив ои Силы И от суммы внешних и внутренних размаr-
ничнвающих полеи.
MHoroKpaTHble последующие охлаждения до температуры перво-
на альноrо охлаждения не вызывают дополнительных потерь HaMar-
ниченности и изменения ее становятся обратимыми.
приZDто6л нuе шихты
п8fМмешulaнuе шихт., и 'PUKCmиpolaHue
Приzото6лtнuе пресспорошка
ОIЖUI маZNuп-' (Ioalyx, ;аlлeнuе 95 па)
пpoM6IlIKf/ и с!/шка Nlazнитo6
1i1РИQНОtнuтная оораоотка MOZHuтo6
Рис. 7-2. Схема технолоrическоrо
процесса производства маrнитов
из ферритов кобальта.
"2QO "150 -шо -50 О 50 100 150 200 250 300 J50 тое
7-5. ЗАВИСИМОСТЬ
МАrнитных ПАРАМЕТРОВ
ФЕРРИТОВ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Рис. 7-3. Зависимость значения коэрцитивной силы НеМ от темпе-
ратуры.
7-6. УСТОИЧИВОСТЬ МАrнитных ПАРАМЕТРОВ ФЕРРИТОВ
Ферриты сохраняют маrнитные параметры в процессе и после
воздействия следующих факторов: вибраций в диапазоне частот от
5 до 2500 ru с ускорением до 200 м/с 2 ; MHoroKpaTHblx ударов с
ускорением до 1500 м/с 2 ; одиночных ударов с ускорением до
5000 м/с 2 ; линейных наrрузок с ускорением до 500 м/с 2 ; повышен-
ной влажности воздуха до 98% при температуре 350 С.
Ферриты сохраняют маrнитные параметры при эксплуатации и
при хранении по rOCT 21493-76 в течение не менее 1 О лет при от-
сутствии в воздухе кислотных и друrих аrрессивных примесей.
К концу 10 л эксплу тации (или хранения) изменение остаточной
индукции, КОЭРФq'ивнои силы ПО индукции и намаrничещюсти, энер-
rии W mаж намаrниченных или ненамаrниченных ферритовых маrни-
тов практически отсутствует (не превышает 0,5 %).
rЛАВА ВОСЬМАЯ
ТЕхнолоrия изrОТОВЛЕНИЯ МАrнитов
ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИА
8-1. МАrниты ИЗ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ (РЗМ)
Маrниты из интерметаллическоrо соединения SmCo s с маrнитной
энерrией 41 кА.Тл/м впервые получили в 1967 r. В 1969 r. на порош-
ковых маrнитах было получено значение W mаж>80 кДж/м 3 .
378
Изеотовление из интерметаААических соединений
[r А. 8
8-1] .
Маениты из редкоземельных .металлов (РЗМ)
379
в 1972 r. Фонер и друrне достиrли на лабораторных образцах
максимальной маrнитной энерrии 96 кДж/м 2 . .
Наивысший уровень W mаж, достиrнутый на маrнитах из соедине-
ния SmC05, составляе'r 128 кДж/м 3 . Это значение получено в 1972 r
на овоидных монокристаллах [8-2]. Однако малые размеры моно-
кристаллов, а также СИЛЬНое влияние на коэрцитивную силу
качества поверхности оrраничивают возможности их примене-
ния.
Исходный сплав выплавляют в вакуумных индукционных или ду-
rOBblx печах в атмосфере инертиоro rаза. Для приrотовпения сплава
используют ЧИСТЫе шихтовые материалы: кобальт марки КО и са-
марий марки CM-I. Литой материал измельчают в шаровых мenьни
цах. Для предохранения пороШка от окисления используют спирт,
толуол, reKcaH и друrие защитные среды. Иноrда измельчение про-
изводят в вихревых мельницах в струе инертноrо rаза.
Для нзrотовления маrнитов из материала на основе соединения
SmCo s используют методы порошковой металлурrии: получают тон-
кие порошки, ориентируют их в маrнитном поле, прессуют, спекают
R подверrают термообработке для повышения коэрцитивной силы и
коэффициента кривой размаrничивания М == f (Н).
Большое значение для получения высоких маrнитных свойств
имеет состав порошка, в котором содержание редкоземельных эле-
ментов должно быть чуть ВЫШе, чем в стехиометрическом соединении
RCos. Например, в соединении SmCo s стехиометрическое содержание
самария составляет 33,8% (массовых), а лучшие спеченные маrниты
получают прн содержанин сам ария около 36,5% (массовых). Это
обусловлено тем, что, во первых, часть самария в процессе изrотов-
ления маrнитов расходуется на окисление н испарение, BO BTOpыx.
для успеmноro осуществления процесса спекания в материале долж-
ны существовать вакансии кобаJlЬта, делающие возможной диффу-
зию самарин.
Существуют два способа, с ПОМОЩЬЮ которых получают DОРОШКИ
вестехиометрическоrо состава с избытком редкоземепьноrо элемента:
1) сплав стехиометрическоrо состава при измельчении смешива-
ют с так называемой <спекающей добавкой:., содержащей 60% Sm
(массовых) и 40% Со (массовых). При температуре спекания <спе-
кающая добавка:. расплавляется и осуществляется жидкофазное
спекание;
2) окончательный состав сплава получают в процессе выплавки
материала. При спекании жидкая фаза не образуется. Имеет место
твердофазное спекание.
В последнее время наметилась 'тенденция использования восста-
новитепьно-диффузионных процессов, которые позволяют сразу изro-
та вливать самарий-кобальтовый сплав, минуя стадию предваритепь
Horo получения чистоro самария. В результате применения метода
кальцийтермическоrо восстановления окислов и хлоридов редкозе-
мельных металлов rидридом кальция можно сразу без выплавки
сплава н механнческоro измельчения получнть порошок, приroдный
для изrотовления постоянных маrнитов.
Далее порошки подверrают прессованию в маrнитном поле.
Степень ориентировки частиц в маrнитном поле оказывает большое
влияние на маrнитные свойства rOToBblX маrнитОВ. Особенно чувст-
вительны К ухудшению ориентировки остаточная индукция и макси-
мальная маrнитная энерrия.
На практик ИСПOJIьзуют два способа прессования в маrнитном
поле, отличающиеся степенью ориен'тировки порошка;
1) линейное, одноосное прессование, при котором давление на
порошок осуществляется в одном направлении вдоль или перпен-
дикулярно направлению маrнитноrо поля;
2) изостатическое и rидростатичес е прессование, при котором
блаrодаря эластичным прокладкам или давлению жидкости давле-
ние равномерно распределяется по всей поверхности заrотовки. Если
прессование производится в направлении маrнИТноrо поля, то пер-
вый способ проще и дешевле. но маrнитные свойсТва при ero при-
менении получаются ниже из:-за более низкой степени текстуры.
Пресс-заrотовки подверrают спеканню в вакууме или в среде
инертноrо rаза при температуре 11 oo 1140 0 С.
После спекания получают маrниты, имеющие относительную
плотность свыше 95% и замкнутые поры, в результате чеro за труд.
нено внутреннее окисление маrнитов на воздухе и не происходит па-
дения коэрцитивной силы со временем.
Термообработку проводят непосредственно после спекания. Тер-
мообработка заключается в медленном охлаждении (со скоростью
примерно 0,25 0 С/мин) от температуры спекания до температуры
85Q--....9000C и выдержке при этой температуре. За выдержкой следу-
ет быстрое охлаждение. Как было отмечено выше, термообработка
повышает коэрцитивную силу н выпуклость кривой размаrничивания.
!\-lеханизм влияния термообработки на маrнитные свойства до сих
. пор остается неясным. Быстрое охлаждение после температуры 850
900 0 С необходимо, как предполаrают, для предотвращения эвтекто-
идноrо распада фазы SmCo s на Sm 2 C<>7 и Sm2C017, который имеет
Место при температуре 750 0 С и резко снижает коэрцитивную силу.
Что касается механизма перемаrничивания маrнитов из соеди-
нений RCo s и природы их высокой коэрцитивной силы, то этот во-
прос еще полностью не изучен. .
Так как достиrнутая на маrнитах из РЗМ коэрцитивная сила
значительно ниже ее теоретическоrо значения, paBHoro 2К/М. (К
константа анизотропии, М. намаrниченность насыщения), то ясно,
что механизм перемаrничивания определяется не KorepeHTHblM вра-
щением, а ростом либо остаточноrо домена обратной намаrниченно-
сти, либо вновь образованноrо домена. При этом установлено, что
Местом блокировки остаточноrо домена или зарождения HOBoro яв-
ляются всевозможные дефекты, к числу которых относятся неровные
поверхности и включения (на ннх Moryт возникнуть высокие локаль-
ные размаrничивающие поля) и дефекты кристаллической СТРУК4"
тур Ы.
ДО настоящеrо времени наибольший объем в промышленном
ПрОUЗВОдстве составляют маrниты из соединения SmCo s . СредниЙ
уровень энерreтическоrо произведения у материалов, изrотовленныx
методом линейноro прессования, составляет 108 Тл.кА/м, а у изrо.
товленных методом изостатическоrо прессования 144 192 Тл.кА/м
при HCM 1300 кА/м. Значения (ВН)таж> 192 Тл.кА/м достиrнуты
JlИШЬ на лабораторных образцах.
380
и зеОТО8ление из интер/ttеталлических соединений
[[А. 8
6 8-2]
Маениты из соединений жареанца
381
....
00
::r
==
а:;:
'о
f-oe
oj
о..
:о
с::::
:cs
<:)
Q..
c:s
<:о
Е-о
r.::t
<:)
<:о
<\;
:cs
Е-о
с\)
8
<X)
ooo
I I I I
000
t1.
о-
u
.
t1.
::i
u
.....
0')11:) tl:)
... ... ...
ecc
....
е
rл
о
U
f
Ё
rл
.......
tl:)
Ot-- O
.. .. ..о
....c....
I I I I
o,>....
<X)tl:)O'>M
.. ....
ссо
*
о
U
<.о <.о
t--Ю
.... .... .......
се........
I I I I
tl:) 0
<.о ... t-- aJ
...с ...
О О
......
Ё
о
U
е
rл
o,> ee
.. .. "'<0
ec ....
, , , I
oo<.o o
t-- tl:) ...
...... ....
се
g
....е
с
I '
с+
u
о
се
c
<Х)
с
l!:u
Jg
e
t--
8,
ю
u
со
te8
,су:)
с)
со
tl:)
о.
t=: " 5-
u ts t::
:t:::t:: е ==
"';)1 uu"::S::
-....... :t:: о о
< cq c;.
::s::::a ......... f.... о. Q)
C; ::s::>'
>.С: ::s:: o.f-o o
5 а. S2
::s:: ::a
(t) ::ag
:x: o.Q):x:
C':I C') >.f-oQ)
:x:::s:: ':х:::а ::а
c:rf-o f-o-.......C':ItJI::Q)
a ==:E o.
C':I о. i: t:t: t:: О
C C':I ::a\O
O Q;
Q.
f-o
:1
о-
t::
f-o
Q)
)!
8
::s::
)!
I
.
00
u I -1
....
+ 60... 00..
.,. "с "'С>
о I Q I
I "" ,----
+ ......... '-'
u I I
о
<O
<ОЮ tl:)
+ о tl:) <о
./. .. ос
"'0 .....
с I се
1......... 1.........
u + ......... ----
о
.......
u
о о I I "'""
,......е
O'> <.0<0
::s:: + ('t)c C
с .. с ...
::s:: .,. ...<::> "'С>
=
с I с I
>. 1......... 1....,
1::(
:с ...., ....,
::s:: +
f-o
::= U
::s:: о I ---- 1----
= 8
::s:: ('t) ____ <.о
i .... ф о'> tl:)
+ ('t) с с
с... ..
о .,. ..с ..с
:х:: С I о I
с: Q I '""' 1.........
:21
::= + ......... .........
о-
>.
f-o
о- U
о I "'"" I
1::
:1 ---- .... t::'
f-o + a .. !
.,. ...с "'с
0+ е+
+.........+.........
I ......... .........
u I
о ---- ---- 1.........
.... 00 ____
с
I ос... c
.,. О... О с.. о
0+ с+
+......... +....,
т ......... ....,
80
8
OQ
11:1 О .:>-
u
t:: е Q.
t::
U v) I.Q
Е-
Практический интерес представляют три соединения MapraHua,
MnBi, MnAI, МпGа. Все они не содержат ферромаrнитных элемен-
ТОВ. Возникновение в них ферромаrнетизма обусловлено изменения-
C':I
::f
==
t=:
\О
C':I
В тех случаях, коrда от маrнитов требуется энерrия выше
168 Тл.кАjм (21 мrс.э), в промышленном производстве используют
сплавы Sm-Pr-Co.
Наивысший уровень маrнитных свойств получен японскими ис-
следователями. По данным фирмы с:Синецу индастри:.' в материале
Sm (Coo,sCuo,I,Feo,os) 7 марки с:Реренет:, пол ено значение макси-
малвной маrнитной энерrии W т ах == 108 кДж/м З . В этой же публи-
кации отмечено, что маrниты из материала с:Реренет:, обладают вы-
Сокой термостабильностью и их маrнитный поток мало меняется по-
сле выдержки 1000 ч при 300 0 С.
Уровень маrнитных свойств промышленных сплавов для посто-
яниых маrнитов из РЗМ представлен в табл. 8-1.
Обратимые изменения индукции для материалов на основе
SmCo s и Smo.sPro,sCo s в различных температурных интервалах пред-
ставлены в табл. 8-2.
Теоретическая предпосылка для создания материалов с низким
значением TeMnepaTypHoro КОЭффИllиента обратимых потерь HaMar-
ниченности ав заключается в том, что для соединений RCo s в обла-
сти повышенных температур коэффициент обратимых потерь отрица-
телен, а для соединений R'Co s положителен. Поэтому в квазиби-
нарных системах (Rl xR ) COs по мере замещения одноrо РЗМ дру-
rим можно в широких пределах варьировать ав. Но так как соеди-
нения R'Co s имеют низкие значения наманиченности насыщения и
напряженности поля анизотропии, снижение ав связано с потерей
маrнитных свойств. Бенц и др. [8-2] исследовали маrнитнь.е свой-
ства соединений Sml--хGdхСо s в зависимости от содержания rадоли-
ния. В маrнитах из сплава SmO.575Gdo,'25CO S aB==0,0015%rC в ин-
тервале температур от О дО 10ООС при Вт==0,635 Тл, Н св ===454 кА/м,
(ВН)тах == 74,4 кА.:.. Тл/м. Эти результаты близки к данным, получен-
ным Деряrиным и др. [8-1] в сплаве SтО,5зGdо,,,Соs.
Что касается необратимых потерь, то на них сильное влияние
оказывает ряд технолоrических факторов, таких как х мический со-
став сплава, температура спекания, скорость охлаждения.
Для лучших образцов, выдержанных при 2500С 5000 ч, падение
остаточноrо потока составляло 2 %. При 300 0 С падение потока про-
исходит быстрее и на большую величину. После отжиrа при ЗОО О С
в течение нескольких тысяч часов наступает катастрофическое умень-
шение маrнитноrо потока. Есть предположеlIия, что причиной этоrо
падения MorYT быть процессы окисления и фазовые превращения, в
частности эвтектоидный распад фазы SmC05.
Для уменьшения необратимых потерь в процессе эксплуатации
маrнитов при повышенной температуре Милдрум предлаrает прово-
дить предварительную стабилилизацию при температуре, на 50 0 С пре-
вышающей рабочую.
::s
::s
::s-
::s
Е-о
::s
:::r
::t
-е.
-е.
CI)
<:)
:cs
t
f....
8-2. МАrниты ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЯ MAPrAHUA
з82
и зеОТО8Аенue из uн.теРАСетаААичеС1Сих соединений
[r.4. 8
g 8-2]
Маениты из соединений АСар2анца
383
н
М/Н
500 OD 300 200 100 О
Рис. 8-1. Кривая размаrни-
чивания маr.нитов из порош-
ка мn Bi.
Сплав не содержит дефицитных металлов и обладает низкой
стоимостью. По маrвитным свойствам он близок к маrнитно-твердым
ферритам и отличается от них более высокой прочностью и лучшей
температурной стабильностью маrнитных свойств. В виде литых rpa-
нул диаметром 2 мм он может быть рекомендован для широкоrо
использования в электромаrнитных дисперrаторах в качестве ме-
лющих и перемеmивающих тел.
Сплав 70rю хрупок, но в условиях BcecтopoHHero обжатн.я ero
можно деформировать. Деформация сплава методом rидроэкструзии
Рис. 8-2. Кривая размаrвичива-
ния интерметаллическоrо сое-
динения MnBi.
питой, состояние закапки с
lOOO С в воде, отпуск;
пруток диаметром 4,5 мм после воз-
душной закалки с 1000° С и rидро-
экструзин.
н
кА! 11
ми. происходящими при образовании соединений в электронной
структуре марrанца.
Соединение MnBi можно получать сплавлением компонентов или
методами порошковой метаJLllУРrни. Полученный компактный мате-
риал подверrается дроблению и маrнитной сепарации от немаrвит-
ныx фаз.
В чистом виде соединение MnBi имеет намаrниченность насыще-
ния. равную '0,75 Тл, и большую константу маrнитной кристалличе-
ской анизотропии 10J кДж/м J . Теоретический предел энерrетиче-
CKoro произведения: (ВН)тах== 132 Тл.кА/м.
При измельчении в порошок коэрцитивная сила этоrо соедине-
ния резко увеличивается и мож-ет достиrать 1000 кА/м. Прессовани-
ем порошков с размером частиц 2
// М Тл 3 мкм можно получать изотропный
rO, материал плотностью 8,5 r/cM 3 и с
остаточной индукцией 0,35 Тл, коэ -
цитивной СИJIОЙ Н с м==400+б00 кAj..
и Н еВ == 250+300 кА!м.
I1редварителъное текстурование
порошка в маrнитном поле позвол ет
получать анизотропные маrниты с ос-
таточной индукцией 0,4 0,6 Тл, ко-
эрцитивной силой Н сМ == 600+ 800 кА/м
и Н св ==4ОО+500 кAjM.
Существенным недостатком соеди-
неии1t MnBi является сильная зависи-
мость константы маrнитной анизотро-
пии от температуры. С понижением
температуры ее значение монотонно
уменьшается и при ----120ос близко к
нулю. Коэрцитивная сила MarнВТOB из MnBi также монотонно
уменьшается с пониженнем температуры. При ----1200c коэр-
цитивная сила равна 1()""",,20 кА!и. это сопровождается потерей
остаточноro маrнитноrо потока иаrНи10В и даже почти полным раз-
маrничиванием. После наrpевапия до комнатной температуры и но-
вorp намаrничивания маrниmые свойства маrнитов восстанаВJIива-
ютея. Кривая размаrничивания маrнитов из пороmка MnBi пред-
ставлена на рис. 8-1.
В настоящее время интенсивно ведется разработка технолоrни
иэrотовления тонких пленок соединения MnBi как очень перспектив-
HOro материала для маrнитной записи и хранения информации.
Соединен.ие МnAl обладает низкой плотностью 5,1 rJcM', хоро-
шей коррозионной стойкостью. Имеет внутреннюю индукцию HaCf.ll-
щения J.toМ.==0.8 Тл, большое значение константы маrпитной крис-
таллической анизотропии 103 кДж/м'. Маrнитная твердость воз-
никает после резкой закалки от температуры 100Q-.-.-.1150°C и от-
пуска при 400 5000C. Маrнитные свойстnа соединения связаны с
процессами упорядочения е-фазы и ее высокими значениями кон-
станты маrнитной кристаллической анизотропии.
В литом виде сплав 70rю после закалки и отпуска имеет коэр-
цитивную силу НСМ== 120+ 130 кА/м, Н св ==80+100 кА/м и остаточ-
ную индукцию 0.25 Т л.
"ОО ,]00 200 100 О
0/,
o.J
"
0.2
0.1
н
кА/м .200 150 100 50 О
Рис. 8-3. Кривая размаrничи-
вания прутка диаметром 4 мм
из интерметаллическоrо соеди-
нения MnGa после 87%-ной
деформации. Отпуск при тем-
пературе 450 0 С в течение 1, ч.
с противодавлением существенно улучшает ero маrнитные свойства.
Остаточная индукция возрастает до 0,45 0.55 Тл, коэрцитивная си-
ла НеМ дО 25 OO кА/м, Н еВ дО 2OO 220 кА/м, энерrетнческое про-
изведение (ВН)",ах до 24----40 Тл.кА/м. Кривая размаrничивания со-
единения представлена на рис. 8-2.
Сплав MnGa содержит в своем составе 28 30 % относительно
дороrоrо металла rаллия. В закаленном состоянии пластичен и мо-
жет леrко обрабатываться на металлорежущих станках и подвер-
rаться холодной деформации прокаткой или волочением. В закален-
ном состоянии немаrнитен. После отпуска при температуре 400......
5000 С приобретает коэрцитивную силу Н см =400+500 кА/м, Н СВ ==
==80+ 120 кА/м и остаточную индукцию 0.2 0.25 Тл; энерrетическое
произведение (ВН)тах==5+ 15 Тл.кА/м. Плотность сплава Мпаа.....
384
и З20товАенue из интер етаА./Iических соединений
[rA. 8
7,1 r/CM3. Твердость в закаленном состоянии 1500 МПа, в J.larRRTBO-
твердом ---- 4800 МПа. Кривая размаrничивания соединения мnaa
представлена на рис. 8-3.
8-3. ТЕхнолоrИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
РАСЧЕтноrо ЗНАЧЕНИЯ МАrнитноrо ПОТОКА
в ИЗДЕЛИЯХ И3 РЗМ
Уникальные свойства РЗМ: высокое значение коэрцитивной си-
ЛЫ НСМ И пtJямолинейный характер кривой размаrничнвания В==
=f(H) требуют развития существующих методов проrнозироваиия
ff
Рис. 8-4. 1ехнолоrическиА разброс свойств сплава
SmCo s в партии маrнитов.
технолоrическоrо разброса б оф и температурной поrрешности аф ра-
бочеrо маrнитноrо потока для успешноrо освоения серийноrо проиэ-
водства изделий из РЗМ [1-2].
Поток в рабочем зазоре Ф для этих изделий представляется по
аналоrии с системами, имеющими маrниты из литых сплавов. как
аналитическая функция первичных маrнитных параметров РЗМ и
конструктивных размеРОd системы. При этом учитывается, что пер-
вичными маrнитными параметрами дЛЯ РЗМ являются Br и Н СВ
(рис. 8-4).
Аналитическое описание рабочей диаrраммы маrнитов из спла-
вов типа SmCo s является решением системы уравнений
В Н I
----- + -------- == 1;
В, Н еВ .
В == Н tg а,
(8 1)
8-3]
т ехнолоеическое обеспечение расчетноео потока
385
rде tg а ---- yr ловой коэффициент линии приведенной проводимости
ОМ маrнитной системы, являющийся функцией ее конструктивных
размеров. Решая систему (8-1), получаем:
ВТ НеБ tg
ВМ === (8- 2)
ВТ + НеБ tga
Примененне формулы (1-32) к рассматриваемой математической
модели дает:
НеБ tga
N фв ==
, Вr+НеБtgа
Очевидно, что в этом случае
N фв +N фН Б === 1.
, е
В,
N фн ==
с Br + НеБ tg а ·
(8-3)
(8-'"
Принимая во внимание соотношения относительно парамеТр08
Bd-==Br/2; Hd==HCB/2, для сплавов типа SmCo s в точке W max имее
N фв == N фн В == 0,5,
r е
так как
Bd В,
tg а( ВН) ==....... == н .
"ЮХ Н d сВ
Следует отметить, что выражения (8-3) позволяют определить
указанные коэффициенты влияния еще на этапе проектирования лю..
бых систем с маrнитами из сплавов типа SmCO s .
Найденные коэффициенты MorYT быть использованы в качестве
критерия чувствительности параметра качества маrнитных систем Ф
к производственным и температурным поrрешностям первичных кон-
структивных и маrнитных параметров. .
Известно [1-3], что минимуму технолоrическоrо разброса выход..
ной характеристики y==F(Qf) изделия при заданной точности полу.
чения ero конструктивных и маrнитных параметров Q, соответствует
минимум функции
n
Z == N;q ,
i==l f
rде N gqi ...... относительный коэффициент влияния поrрешности l-ro
конструктивноrо и маrнитноrо параметров на поrрешность выходной
характеристики изделия.
Для систем, маrниты которых изrотавливаются из сплавов типа
SmCo s , функцию (8-5) с учетом зависимости (8-4) приводим к виду
z == N Br + (1--- N ФВr ) 2 . (В-б)
Экстремум функции (8-6) определяется из условия: dz/dN ФВ :::::1
,
.!::: О, которое соблюдается при N ФВ == 0,5.
t
2 64
(8-5}
386
и зеотовАение из uнтермеТйАА.uческих coeaUHeHuIJ
[r А. 8
I 9 1]
Общие сведения
387
"1l04
.0. 06
6)
Значения atl(T) ДЛЯ основных параметров сплава SmCo s по-
лучены нами, исходя из экспериментальных данных, приведенныr
в [8-2].
В диапазоне 20 2000 С для рассматриваемоrо сплава:
а 8, ===---- О, О 19% /ос; а.н сВ === o, 072% /ос.
Коэффициенты влияния ДЛЯ области значений tg а определяют-
ся по формулам (8 3). Зависимость коэффициентов ВЛИЯНИЯ N ФВ
,
и N ФНсВ от положения рабочей точки маrнита из сплава SmC0 5 при.
ведена на рис. 8 5.
Таким образом, получены все необходимые исходные данные
для расчетноrо определения поrpеmностей боФ и Qф (Т).
На рис. 8 6, а представлена зависимость б ОФ ==ф(tg а). При зна-
чениях tg а в области W тaz указанная зависимость имеет достаточ-
но выраженный МИНИ!llУМ, rде Б О !> примерно на 30% меньше, чем
для остальных вариантов конструктивноrо оформления иаrнитной
системы.
Результаты расчета по (1-31) температурной поrрешности IIar-
нитноrо потока uф(Т) представлены на рис. 8 6, 6.
Зависимость а ф(Т) ==cp(tg а) показывает, что ДЛЯ маrнитов из
исследуемоrо сплава SmCo s температурный коэффициент маrиитноi
системы без применения средств температурной компенсации орин-
ципиально не может быть выше значения а В и ниже U ff В , т. е.
, с
соответственно ,02 и О,О7%f с. в окрестности ТОЧКИ w....8
диапазоне температур 2 2000 С расчетное значение <Iф==
== 0,045%r С.
Допустим, ч..') проектируемая маrнитная система имеет расчет-
ное значение tg а==2,5 MKrH!M. Из рис. 8-6 определяем допуск 6 0ф ==
==:t 10% и температурную поrрешность аф == O,04%rC.
Таким образом, получив экспериментально на промышленпы:х об-
разцах данные о технолоrическнх и температурных отклонениях па-
раметров 8, и Н сВ , можно проrнозировать точность R стабипъность
. рабочеrо маrнитноrо потока в условиях серийноrо производства из-
делий из РЗМ.
Таким образом, для материалов типа SmCo s минимум техноло-
rпческоro разброса потока Ф будет В том случае, Kor да постоянный
маrнит работает в точке W mаж. _.
Данные о технолоrических И температурных отклонениях пара-
метров 8r и Н сВ, необходимые для расчета производственных по-
rр шностей параметра качества маrнитных систем Ф по (1 30), по-
лучают на основе статистическоrо исследования партии маrнитов
из РЗМ.
Пример. Для проектируемой маrнитноА системы с маrнитом. из
сплава SmCo s определить допуск боф 11 температурную стабиль.
вость в условиях серийноro пронзводства.
i
0,8
46
0.4
0,2
tg«
а)
.5.0 7,5 10,0 12.5 . ДО",кrн/
t tX
О 2,5 5.0 7,5 10.0 12.5 15,0/'1К(Н/Н
"ф
.,.
Рис. 8-6. Зависим()сть техноло-
rической (а) И температурной
(6) поrрешностей параметра
качества маrнитной системы ()
от положения рабочей точки
постоянных маrНИТО8 из сплава
SmO'os.
Рис. 8 5. Зависимость коэффи-
циентов ВЛИЯНИЯ N ФВ и N фн
, с
от ПОJlожепия рабочей точки
маrнита.
с целью ПOJIучевВJI достовервых статистических данных о точ-
ности фюрмирования основных маrвитных параметров этоrо сплава
SmCos было исследовано 100 призматических образцов размером
30Х20Х4,1 мм!.
Маrниты изrотавливались методом жидкофазноrо спекания. Для
исследования была выбрана рядовая партия маrнитов.
Проверка результатов эксперимента по критерию "1..2 показывает,
что закон распределения произвоJtственных поrрешностей парамет-
ров ВТ н Н св сплава SmC06 может быть принят нормальным. При
этом в качестве практически предельноrо поля допуска исследуемых
свойств ВЗЯТЫ соответствующие :l::3S q i о реАeJIЫ , а в качестве номи-
нальных значений соответствующие выборочные средние. По ре.-
зультатам экcnеримевта.лъноrо исследования для маrнитов из сплава
SmCo s в условиях сериАноro производства получены: OB ==
,
==0,2 (:tl0%), бон ==0,3 ( + 15%), ноwивапъпые значения соответст.
с
венно 8 т ==0,84 Тл, Нс==530 кAjM. получевный на выборке из 100 об-
разцов коэффициент коррелядии r в,.нсв==0,4 нужно учитывать при
95 % HOM уровне доверительной вероятности [1-9].
rЛАВА ДЕВЯТАЯ
МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ АРМАТУРЫ ПОСТОЯННЫХ МАrнитов
9-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Арматуру постоянных J\oiarHHTOB принятv делить на маrнитную
и механическую.
К маrнитнОЙ арматуре относится совокупность узлов и деталей,
от выбора формы и маrнитных свойств материала которых зависит:
25*
.888
Материалы д.ля арматуры постоянных ма2нитов
[r А. 9
, 9 2]
Материалы для маенитопроводов
389
получение требуемых характеристик рабочеrо поля и поля рас-
сеяния постоянноrо маrнита. Сюда относятся ПОJIюсные наконечники,
сердечники, ярмо, термомаrнитный компенсатор;
защита маrнитной системы от воздействия внешних маrнитных
полей и защита внешнеrо пространства от поля' маrнита (маrнитные
экраны) .
К механической арматуре относится совокупность узлов и дета-
пей, служащих для монтажа маrнитных систем (валы маrНИТНЫХ ро-
торов, болты, нарезные rнезда, втулки и лруrие крепежные детали,
заформовываемые в тело маrнита).
В зависимости от требований, предъявляемых к деталям и уз-
nам маrнитной арматуры, материалы. применяемые для их изrотов-
пения, можно подразделить на:
а) материалы с большой максимальной маrнитной проницаемо-
стью JA.t т ---- для сердечников, полюсных наконечников, ярма и дру-
rих деталей маrнитопровода;
б) материалы с большой начальной и большой максимальной
роницаем6стями JA.r вач И JA.r шах ---- ДJlЯ детаVIей и узлов, осуществ-
ляющих маrнитное экранирование;
в) материалы с большой индукцией насыщения В, mаж ---- для
KOHцeHTp TOpOB маrпитноrо потока (пол ные наконечники у шлей-
фов светолучевых осциллоrpафов, медицинских маrнитов);
r) материалы с резким изменением маrнитной проницаемости при
изменении температуры ---- для термомаrнитных шунтов;
д) материалы с необратимым изменением маrнитных свойств при
ваrревании ---- для цельных деталей, в KOTqpblX необходимо иметь
маrнитные и немаrнитные участки (например, для полюсных нако-
нечников быстроходных маrнитоипдукционных сенераторов).
, К ряду этих материалов предъявляются дополнительные требо-
вания малой коэрцитивной силы и BblcoKoro удельноrо электриче-
CKoro сопротивления.
Примервое применепие маrвитпо.мяrких материалов по rруппаи
маrнитной арматуры (в соответствии с привятой классификацией)
следующее:
а) для изrотовления различных деталей маrнитопровода
сталь 1 О, техническое железо (для дешевых приборов и устройств,
работающих в средних и сильных полях на постоянном токе); железо
высокой чистоты (для точных дороrнх приборов и устройств, рабо-
тающих в средних и сильных полях на постоянном токе); тонколис-
товая электротехническая сталь (для приборов и электрических ма-,
шин, работающих в средних и сильных полях на постоянном и пере-
менном токе); пермаллои (особо точные приборы и электрические
устройства, работающие в области слабых полей на пqстоянном и
переменном токе);
б) для изrотовления различных деталей и узлов, осуществляю-
щих маrнитное экранирование, ---- пермаллои, различные сорта тех-
нически чистоrо железа, малоуrлеродистая сталь, тонколистовая элек-
тротехническая сталь;
в) для концентраторов маrнитноrо потока..... железокобальтовые
сплавы;
r) для термомаrнитных шунтов..... термомаrнитные сплавы.
9-2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДЕТАЛЕН МАrнитопРоводов
И ДЕТАЛЕН, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИХ
МАrНИТНОЕЭКРАНИРОВАНИЕ
АКелезо U нuзкоуелеродuстая нелееuрованная
электротехнuческая сталь
Блаrодаря высоким маrнитным свойствам (высокие маrнитная
проницаемость и индукция наСЫLЦения, относительно коэрцитивная
сила), хорошим механическим и технолоrическим свойствам и невы-
сокой стоимости, железо широко применяется для изrотовления Mar-
нитной арматуры. Однако вследствие низкоrо удельноrо электриче-
cKoro сопротивления железа, обус овливаЮLЦеrо повышенные потери
на вихревые токи, применение ero оrраничивается только устройст-
вами постоянноrо тока (маrнитные цепи аппаратов, приборов; экра-
НИРУЮLЦие корпуса приборов и различной электрической аппаратуры).
Чем чище железо, тем выше ero маrнитная мяrкость.
. Промышленность изrОТОВ.lяет железо: карбонильное, электроли-
тическое Ji технически чистое (железо арм ко) .
карБонилыlеe железо применяется для маrнитопроводов в прес-
сованном виде с добавкой СВЯЗУЮLЦеrо диэлектрическоrо вещества в
качестве сырья для изrотовления прецизионных сплавов.
Наиболее широко применяется технически чистое железо как
наиболее экономичное. Особо чистые сорта железа применяются для
специальных целей.
По маrнитным свойствам к
овая
т а б л и ц а 9-1
Маенитные свойства жеАеза
Начапьная Максн.
маrнитная мальная
Содержание проницае- Ilаrннтиая I(оэрцв-
Наименование материала yr JI ерода, % МОСТЬ проннцае- тивная
м ОСТЬ сипа, А/.
мr H/M
Карбонильное железо, 0'005----0'01 4,0 26 6,4
рафинированное в водо-
роде и переплавленное в
вакууме
Электролитическое Же- 0,01 ---- 79 7,2
пезо, переплавленное в
вакууме
Электролитическое же- 0'02----0'04 0,8 19 28
лезо
Технически чистое Же- 0,02----0,025 0,3 9 64
лезо (железо армко)
390
МатериаЛbl для ар,иаrуры постоянных Ма2нитов
[ r А. 9
f 9 2]
МатерuаАЫ дАЛ M HUToпPOBoдoe
391
т а б л и ц а 9-2
А1аенитные и еханuческие свойства нелееuрованной еорячекатаной,
кованой и кали6рованной сортовой электротехнической стали
по ТОСТ 11036-75
т а б JI Н Ц 8 9-3
Ма?нитные свойства тонколистовой неАе2ированной
элеКТРО7 ехнuческоtl СТаАи по rOCT 3836-73
PM)(A)
;# , ц н.
\1
К09рцитивная Маrннтиая ИНДУКЦИЯ, Тл, не меиее
Обозначение марки сила в разом- при напряженности маrнитноrо
кнутой цепи, ПOJlя, А/м, в замкнутой цепи
новое I старое А/м. не более 500 I 1000 I 2500
10895
20895 Э12 95,0 1,32 1,45 1,54
11895
21895
10880
20880 ЭI0 80,0 1,36 1,47 1,57
11880
21880
10864
20864 эв 64,0 1,40 1,50 1,60
11864
Д( 21864
к оэрци- Макси- MarlDlТll85l ин.АУКЦИJI. Тл. при напряжен..
тивная мальная ности м arнитиoro DQJlЯ. кAjм, В замкнутой
Марка сила, ПРОНJIцае- цепи
Стали А/м мосТЬ. f 5.0
MrH/M 0.5 1.0 2,5 10 зо
ие более I не менее
10895 95 I 22 I 1,38 1.5011,6211.7111.8112,05
20895
10880 80 I з2 11,3811,50 /1.621 1,11 1,81 12.05
20880
10864 64 I 36 ./ 1,38 1.50 I 1,62 1,71 1,81 2,05
20864
10848 48 I за 11,3811.50 11 .621 1,71 1,81 12.05
20848
20832 32 I 40 (1 ,38 11,50 r 1, 62 t 1,11 1,81 I 2,05
зпектротехнической стали для изroтовленви АеталеА маrвитoпрово-
да электроизмерительных приборов применяют обычную yrлеродис-
тую сталь марки 10.
Свойства указанных разновидностей ЖeJIеза привелеиы в
табл. 9-1, сортовой электротехнической нелеrированной стали
(rOCT 11036 75) в табл. 9-2, 9 2a и тонколистовой велerироваННОЙ
электротехнической стали (fOCT 3836 73) в табл. 9-3.
Уrлерод
Mapralleu
Кремний
Фосфор
Сера
Медь
у сортовой электротехнической нелеrированноА стали в обозна..
чении марок цифры означают:
первая --- класс по виду обработки давлением (1 --- rорячеката-
Н8Я и кованая, 2 --- каJlиброванная) ;
вторая --- содержание кремния (О ---- сталь НeJlеrированная, без
нормирования коэффициента старевив; 1 ---- сталь веп rированная с
заданным коэффициентом старении);
третья --- rруппу по основноl нормируемой характеристике (8
коэрцитивная СПJlа);
четвертая и пятая.... КOJIичественное значение основной ворми-
руемой величины (коэрцитивной силы в целых еАВВВЦах А/к).
Коэффициентом старения называется процент увеличения коэр-
цитивной силы после старения, У.. стали марок 11880, 21880, 11895 и
21895 не должен быть более 10%. Сталь марок 11864 в 21864 Изrо-
товляется с нормированным коэффициентом старения по соrлаmеНию
с потребителем.
Х и tllческиа состав (не более) сортовой электротехнической
нелееированной СТаАи
HaJPleHOBaнlIe !Мelleвта Содержание, %, не более
0,035
0,3
0,3
0,020
0,030
0,3
,/ о у 10 () /'"0 е...; l( '1 О f .:; 5
/д 8b''1 :':'' rl) с- J' r/ O b .. ----
с.1
о (' t:t
т а б л и ц а 9-2а
c-. )1 Q... I j . 0тв0cII- Диаметр Твер Доеть
прочности !'е.пьиое тельное отпечатка, по Бри-
ВИД продуКЦIUI а Н/мм у,lUlldieиие еужевве мм неллю Н В
В' б. % ",,%
не uеиее Не более
rорячекатаная 270 24 60 5,2 131
(термически обра
ботанные образ-
цы)
Калиброванная 350 4 --- .... ....
392
Материалы для арматуры постоянных маенитов
[ r л. 9
f 9 2]
Материалы для жаенитопроводов
З93
Сортамент, форма и размеры сортовой электротехнической ста-
ли должны соответствовать требованиям следующих стандартов:
rорячекатаной rOCT 2591-71 и rOCT 4405-75,
кованой.... rOCT 1133-71 и rOCT 4405-75,
калиброванной.... rOCT 7417-75.
в зависимости от назначения rорячекатаная и кованая сталь де-
лится на подrруппы: а) для rорячей обработки давлением, б) для
механической обработки.
. у тонколистовой электротехнической нелеrированной стали в обо-
значении марок цифры означаЮТj
первая --- класс по структурному состоянию и виду прокатки (1....
rорячекатаная изотропная, 2 --- хол6днокатаная изотропная) ;
вторая.... содержание кремния (О...... содержание до 0,3 % включи..
тельно нелеrированная);
третья.... rpynny по основной нормируемой величине (8 --- коэр-
цитивная сила);
четвертая и пятая....... количественное значение основной норми-
руемой величины ДJlЯ наиболее широко применяемой толщины листа
или ленты (для восьмой rpуппы значение коэрцитивной силы в целых
числах, А/м, для всех толщнн).
т а б л и ц а 9-4
А1арки электротехнической тонколистовой стали
Уrлерод
Кремний
Mapraнen
Марка стали Содержание rруппаl
I КласС кремнни. % Тип СтаЛИ
новая старая
1211 Э11 1 0,8 1 ,8 1 rорячеката..
1212 Э12 пая изотропная
1213 Э13 (rOCT 21427.3..
75)
1311 321 1 ,8---2,8
1312 Э22
1313 ---
1411 331 2,8---3,8
1412 Э32
1413 Э33
1511 841 3,8---4,8
1512. .. . ")
1513 . 843
1514 Э4ЗА
, 1521 I э44 2
1561 I Э45 6
1562 Э46
1571 I Э47 7
1572 э48
2011 30100 До 0,4 1 Холодвока-
2012 30300 таная изотрОПе
2013 .... ная (rOCT
21427.2-75)
2111 Э100 2 0,4 0,8
2112 ЭI000АА
2211 I Э1300 0,8---1,8
2212
2311 Э22ОО 1,8---2,8
2312
Химический состав тонколистовой электротехнической стали
Содержание зпементов, %
не более
0,04
О,Э
0,3
Наименование элементов
Сортамент листовой rорячекатавой и холоднокатавой стали: тол-
щина 0,5----3,9 мм и ширина от 500 до 750 мм. rорячекатавую сталь
поставляют в листах, холоднокатаную ..... в JIИстах и рулонах. По
форме, размерам и предельным отклонениям листы и рулоны должны
соответствовать требованиям rOCT 3680-57 в rOCT 8596-57.
Холоднокатаную ленту изrотовляют толщиной от 0,1 до 2,0 мм.
Размеры, форма и предельные отклонения по ним должны соответ-
ствовать требованиям rOCT.
Тонколистовая электротехническая лееирО8анная сталь изrотов-
яется трех классов:
1 холоднокатаная анизотропная (rOCT 21427.1-75),
2 --- холоднокатаная изотропная (rOCT 21427.2-75),
3 rорячекатаная (rOCT 21427.3 75).
Классификация и марки электротехнической тонколистовой ста-
ли отражены в табл. 9-4.
Стали подразделяют на:
а) по структурному состоянию и виду прокатки на классы:
1 холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой.
2 холоднокатаная изотропная,
3 rорячекатаная изотропная;
б) по содержанию кремния на;
О с содержанием кремния до 0,4% (нелеrированная),
1 свыше 0,4 до 0,8 %,
394
MarepuaAbl дАЯ ap,'fйrypbI R.осrояннbl.Х MaZHuros
[r А. 9
6 9-2]
Маrериа.,ш дАЛ J!lй2ниТОпроводОв
395
Марка С'I'8JlИ
новая I СТарая
I Класс I
Содержание
кремння %
Irpynna/
Тн n стали
Сортамент и размеры трех классов электротехнической тонколис-
товой стали отражены в табл. 9-5.
Каждый класс стали подразделяют по определенным пара.
метрам;
Холоднокатаную анизотропную сталь (3 й класс) подраздеЛЯЮТJ
а) по видам продукции на: лист, рулон, ленту резаную;
б) по точности прокатки по толщине: нормальной точности.... Н,
повышенной точности П;
в) по неплоскостности на классы: 1 и 2;
r) по виду покрыия:: с электроизоляционным термостойким по-
крытием ---- ЭТ, с покрытием, не ухудшающим штампуемость, .... М
(мяrкое), без электроизоляционноrо покрытия --- БП;
д) по коэффициенту заполнения стали с покрытием на rРУППЫj
А и Б.
Холоднокатаную изотропную сталь подразделяют:
а) по видам продукции па: лист, рулон, ленту резаную;
б) по точности прокатки по толщине: нормальной точности..... Н,
по вы шенной точности --- П;
в) по неплоскостности на классы: 1 и 2;
r) по термической обработке на: термически обработанную на
маrнитные свойства ТО, без термической обработки на маrнит-
ные свойства БТО;
д) по типу nокрытия: с термостойким эпектроизоляционным по-
крытием ЭТ, с нетермостойким электроизоляционным покрытием....
Э, без ПОКРЫТIfЯ БП;
е) по коэффициенту заполнения на rруппы: А и Б.
rорячекатаную сталь подразделяют:
а) по точности ПРОК8ТКИ по толщине: нормальной точности --- Н,
повышенной точности --- П;
б) по неплоскостности на классы: I и 2;
в) ПО состоянию поверхности: с травленой поверхностью ---- Т,
с нетравленой поверхностью --- НТо
Все виды деформации технически чистоro железа и низкоуrлеро-
дистой стали снижают их маrнитные свойства. Для: получения опти-
мальных маrнитных свойств после механической обработки и раз-
личных техно.поrических операций, приводящих к деформации, про-
изводят термическую обработку.... отжиr по режиму: HarpeB без
доступа воздуха (вакуум 1....0,1 Па, ипи среАа водорода, или ящики
с песочным затвором) при температуре 900 12000C с выдержкой
3 6 ч и последующим медленным охлаждением вместе с печью до
600 0 С.
Продолжение табл. 94
2411 Э31ОО 2 2'8....3,8 1 Холоднока-
2412 --- таная изотроп-
ная ( rOCT
21427.2.75)
3411 Э310 3 2, ,8 Холоднока-
3412 Э320 таная анизо-
3413 эззо тропная (rOCT
3414 Э330А 21427.2-75)
3415 ....
3416 ---
3404 ---
3405 --- О
3406 ....
3421 ЭЗ40
3422 Э350
3423 ЭЗ60 3
3424 Э360А
3425 ЭЗ60АА
2 свыше 0,8 до 1,8%,
3 ---- свыше 1,8 до 2,8%,
4 --- свыше 2,8 до 3,8%,
5 свыше 3,8 до 4,8 % .
При м е ч а н и е. Химический состав стали Не нормируется.
в) по основной нормируемой характеристике на rpYnnbl:
О --- удельные потери при маrнитной индукции 1,7 Тл и частоте
50 rц (Рl. 7/50);
1 --- удельные потери при мarнитной индукции 1,5 Т л и частоте
50 ru (р 1,5/50);
2 удельные потери при маrнитной индукции 1,0 Тл и частоте
400 ru (Pl,0/4W --- для rорячекатаной стали и удельные потери при
маrнитной индукции 1,5 Тл и частоте 400 ru (Pl,5/400) --- для холод-
нокатаной анизотропной стали;
6 маrнитная индукция в слабых маrнитных полях при напря-
женности поля 0,4 А/м (ро,,);
7 маrнитная индукция в средних маrнитных полях при напря-
женности поля 1 О А/м (PIO).
Тонколuстовая электротехническая лееUрО8анН8Я стаАЬ
Электротехническая леrированная сталь представляет собой
сплавы железа, содержащие от 0,8 до 5,0% кремния, изrотовленвоrо
в виде рулонов, листов и резаной ленты толщиной 1 мм и ниже. Ле-
rирование кремнием повышает удельное электрическое сопротивле-
ние, снижает потери на вихревые токи, увеличивает маrнитную про-
ницаемость, уменьшает коэрцитивную силу и потери на rистерезис.
аrнитные свойства электротехнвческоА тонколистовой стали в
зависимости от толщины отражены в табл. 9-6 9-9.
.
396
Материалы дл.<'f, apjtarypbl постоянных мааниТО8
[Т л. 9
It)
1
Q)
os
t:f'
==
1:;
'Р ::t
.со
Е-
со)
()
tO
()
1-.
(:)
:t:
(:)
1-.
'"""
(:)
I
Co)
.
::t
......
1-.(0...
8. u
1-.0
I
..
I
()Е--.
C::(J
O
(:)
()
:t
4!
i
2.
ь
1:: 4) g t:{
:а::=
t;==
со =4)
4) i =.. 11).. о
ioo
t:t;=o О tI
>-4) .
:t c::I.=1III
8. E.
t::= з
..
о
о о
о C-I
I о ..
.... о
са .. о'>
с> ....
D:I
111 О ...
C::I. .. 000
а:: О ....11)
8 C-I
11) о" ..
r--
r-- 0
.... ......
01 о:
t:i i .... a .... C-I
tr =...... 0_ .. О.. О О
m 4)r::
8...... 000 00 О О
=== :21 tl tl tl tl tl tI tI
о C::I.= l1li
C О
t:
...=l1li ----
Ol::g
4) ," о:
и(l') о C-I a C-I
4)= = О.. о.. .. о о
.а......
t:(!5g I:::x: ..
000 00 о о
t Ei ;...... +1 Н tI +1 tI +1 tl
c:: g.
а:
----
I о о
..
са о Q
1:1:
i . .. О fБ <х;
at)
.. .. .. .. .. ..
{? 000 QQ С О
.
&
8.= f-I:c
1:; = ""
C t; 8:
8:(
.
J:Q
.......
Lt)
w""t---
со :c'
jQ I-oc::
со ""ote-
:.: c.
of-l
со> =0.....
о I:{('I)
u c>=
со 1:;=
O""U
O
c!""r,...
:r:......
..:-
ас
tJ
'-i
9-2]
Материалы для маенитопроводов
397
со
..
с>
+1
g
g
с':)
gfg
с':) Lt)
0"..0
Q
+1
!..
Q
+1
g..
О
Lt)
..
о
о
r--
со
68
00
<.о ....
00
CO
Lt)00
86
LOte
C-I
О.. О.. О..
000
tl tl tI
а.. .. ..
000
tl tl tI
.. .. ..
000
:с
о
t;
.......
Lt)
1 r--
"" .
E-о""C'i
""=r--
=C-I
°o"ltl
::с со ....
t:{E-оC-l
gf-04
o=u
O
I
C-I::......
о
о
о
....
d
LC
r--
ci
о
Lt)
C-I
О.. О.. О..
000
tl tI tl
a
.. .. ..
000
tl tI tl
Lt)0Lt)
.. Lt).. СО..
000
f-I
()
=
r==
CO
.. ..
00
ёJ +1 -н
:: OO
= o g
8 tI I I
LC 11:) О
C-IC-ILC
::s: ........ C-I
С.
t:::
t--:6d'
.00 о о
....
C-I......
....0<.00
.. LC C-I со
r--....C-I
о .. .. ..
....OLCLC 8
.. .... C-I
11)....C-I at)
0'>.. ос) 6 ci Ld'
O OC-l
O'>....C-I
000
.. .. ..
000
tl tI tI
а.. .. ..
000
tl tl tf
f5t8
осе
""""
=
d)(Y)
r==
.......
LQ
""r--
=1
't::C'!
""or--
о. C-I
OE-o
=0....
t:{(Y)C-I
:Cf-04
OD::u
O
I;
f-I"'"
о
..
....
r:;:
s
d)
:с
66
r-- со
<.о 00
ОО
00
<.о 00
60
c't) Lt)
Lt) r--
.. ..о
000
000
Lt)r--....
C':)
11 <;(..... ..
0000
+1 +1 +1 tl
З
.. а .. .. ... ..
OQOOOO
tI tl tl tI tl tl
: ..
О
З 8
.. ... .. .. .. ..
00000....
t;
.
""
;j
Е-о
CI)
:J'
0=
С.
О
r..
I
1""'4
398
Материалы для арматуры постоянных .4faeHUTOB
[r л. 9
со
I
Ф
g
о ------
'"
о
==
f-o
111
==
{; ----
::s
g
ш ------
cu
!
g.::s
al cu c>t
==111
:s: _
Q,::s ------
1::......
.0<
ri
.J::
:8
::t
:.:
==
111 fб
о:
aI c>t
111
t
== -----
'"
8
....
ф fб
== t::;'
с: ....
......
f-o
------
=Ф
Q,4)
4)3 ......
Ь'С:) tq
1::
4)
------
,Q
J::
aI.
==
е;:
о
Е--о
(1:1=
a.
(I:If-o
C)
са
&1:1
-=
'ф
.,
....
::!
(,)
'::i
с:>
q)
(:)
f..
a:s
(:)
;r
::s
cu
h
cu
ts
о
CI:)
со)
f..
(\,)
tS
Ie
.
I
.....
.....
..............
f...
(J
е J I
о
tS
о
е-
о
о)
::s
ts
ts
О
о
><
00
C'J.
Ct)C'ot
... .
C'J
00
.. 00..
O
Otl)
\О CW)
.. .
0<:)
....
CW)
I I
I I
I I
..
J I
J J
00
00. C'J.
C'ot
00
.... \О
C'J ....
\00
о) r-.
.. ..
00
g
.. ...
00
C'J
....
I I
I I I
I I
I I I
I J
I I I
J J
I I I
I J
J I I
I I
I J I
i5
.. .. ..
C'ot........
\000)
r-.CW':)....
.. .. ..
....
60
00.. <о.. J
00
OLQO
tl).. CW)..
000
CW)
....
CW)
00
00
....
о
r-.
о
<О
....
00
C'J... <О...
....
00
\О ....
.. ..
00
I'o-tl)
.. ..
00
i5.. ..
00
....
I I
I I
I I
tl)
00
I I
..
.... ....
CW)\O
00
.... ....
000
CW)C'J
.. ..
00
g 9 2]
I I
I
I
I
о
о)
....
I
о
r-.
<.о
....
о
et:)
о)
00
о
I
00
C'J
О
<.о
....
et:)
I 1----
I I
I I I
I I
I I I
о
0)..
....
J I
I I I
....
r-.
..
....
<О
.
....
. .. ..
....
a.t)I'o-\О
00)0)
.. .. ..
....00
I I
со
.. I I
о
LQOOO
CW':)et:)
000
\О
....
Материалы для ма2нитопроводО8
C'J
О...
C'J
о
00...
....
о
r-.
О C'J
<.о <.о
....
(
r-....
с'.а
'o:::t-t
....
с'.а
<.J
а
L....
о
а:
c:s
о
f..o
О
о)
::s
а:
c:s
:х:
c:s
f..o
c:s
о
о
о
><:
00(7) о
ю
.. ..
..
C'J
C'J
00
..
I I I I
I I I I
I I I I
О... О.. О.. tl)..
о) 00 00 <.о
00.. Ю..
cw':) с")
ю о
<.о 1.0
.. ..
00
....
о
C'J
<О о)
.. ..
с") C'\I
U":)O
<О tl)
.. ..
00
C'\I
о
C'\I
Lf:)
00
LQ
1'0- r-.
.... ....
.. ..
с")
ю LQ
О.. <.о..
r-. &r,)
ю
.. ..
СУ:. C'\I
ю о
<.о LQ
.. ..
о о
с")
о
C'\I
8
..
te
... ..
.... ....
<О 1'0-
<.О... <О..
00
LQ
..
....
LQ <О
I I
I I
I I
О.. О...
000
CW':)... LQ..
с")
юО
<О.. Ю..
00
C'J
о
...
C'J
r-.
r-.
..
..
....
0)0
LQ <О
....
<О
I I
I I
, I
00
.. ..
00 <О
Ю.. <О...
с") C'J
ю О
<О Ю
... ..
00
C'\I
C'J
<00
о) о
.. ..
.... C'J
....
LQ
<.о
.
..
....
о
..
I I
I I
I I
000
... ..
r-. LQ
0<0
cw':) C'\I
LQO
<Ою
00
c'i8
c'i8
о
О
r-.
r-.
..
....
.. .
.... ....
000
LQ.. <О..
.... ....
I I
I I
I I
I I
I I
I I
CW).. <:>..
<0\0
C'J
LQO
<О LQ
00
c'i8
c'i8
C'J
399
<О
о)
..
....
.. ..
.... ....
.. ..
....
C'J
LQ.. LQ...
... .
....
I I
I I
I I
00.. .
\О.
tl) о)
.. ..
C'\I ....
$..
00
et:)
C'\I
400
Матерuалы для арматуры постолнныл Ata HU108
[rл. 9
I
о')
I м
t.....
.
......
u)
..
......
:ю
'=1"
......
9 2]
Аfатерuалы для .4taeflUToпpOBOa08
401
ф ФUJ UJ
о') о') о') о')
.... .... ..... ....
о C'i8 МС С
= l' l' l' l' ........
= Q .. .. - . .
r: .-4 ..... ..... .... .... ....
са ----- ------------
:1 ф С С
= соф ф ф
. . . .
u) .... .... .... ....
------
iIi= ;1;.. о') с с
!. \C \с
-=:1 . ..
ca .... .... .... .... ....
::с::с
= . ------------
t:.r l' \с
М М
0:8 .-4 .... .... .... ....
=
g
=
:11 Q I I I I I I
са
i -----
j
8
.-4 I I I I I I
i I I I I I I
t--.
.-4
i:"
t:Q
!) s
Й u) со о соо .... \с
.. .. .. .. .. ..
...; Lt:> ММ M
I ----- ...............
Ie \с
........ СО.. М.. М....
:>а О. .. .. .. ..
.... .... .... .... ....
са"
1- Lt:> О g
СО.. \С.. о" с" .. ..
со 00
са= ....
:lCC:;
fi8 .... .... ....
i
I
&
с I
I
I.l")
er)
r--:
......
f....
U
О
r....
<:>
s::
c::s
f.,
S I
cu
[
о
r....
У.
Ф
ф ,,1")
........ ........
u)
t .
UJ с о') о') ф
oi (;') oi с) CJ'J о') 00 00
. -
...... ...... ...... ..... ..... .... ....
M ...... ..... м с о') о') т
........ ........ ........ ........ ........ ........ со со..
- - - .. . .. ..
..... ...... ..... ...... .... ..... .... .... ....
"'О; ........ ........ о') ........ щ Lt:> Щ.
tr" L (j UJ l!) UJ LC aq
. ..
..... ...... ...... ..... ..... ..... .... .... ....
J j() Ф Ф 00 Ф
- - .. ..
..... .... ..... ..... ..... ..... .... .... ....
о о')
I I I I I I I М c'i8
..
.... .... .... ....
I I I I I I I I I I I I I I
I I I I I I I I I I I I I I
I I I , I I I I I I I I I I
МСО о') C':I Lt:> О q O? r-:.C'I!.
.. .. .. ..
Lt:> M ('f') М ('f') М ('f')M MC':I C':I С\8С\8
...............
о о Lt:> <:)
.... о со 00 q .... ф
.. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
c'i8 .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ....0
о о g g о \с
Lt:> \с \СМ
.. .. .. ..
СО 00 СО 00 СО О О 00 00
C'i8M .... c'i8 М .... C':I ('f)
.... ..... .... .... .... .... .... .... ....
('f') м I.Q Lt:> Lt:> at)
..... .... ..... ..... .... .... .... .... ....
<.=:
C'J
.......
Lt:> o I'UJ\C
.. .....
.. .. .....
.... 00 l' C CO со
.....
.... .. 00.. Lt:>
.. .. .. ..
Lt:> М cw':) CW':)C':I c'i8
С .. g.. О\сО О
С ocoat) \с
.. .. .. ..
.... 00 ....оС О
м
U") LQ
с
L{)
I I
I I I
I I
I I I
I I
I I I
I I
, I I
....
....
М
.....
c'i8
....
....
....
('t)
....
26 64
40
МатерuаЛbl для apMa1ypbl постоянных .маенитов
[r А. 9
I 9 )
Матерuал для .м нитоnроводов
403
Марки стали
Толщина мм
Маrнитная индукция, Тл, не
менее. при напряженности мап.итноrо поr.я, А/м
Электротехническая холодНОКQтаная ИЗОтропная сталь (rOCT
21427. 1 75) поставляется в термически обработанном состоянии; из-
rqТОВJIяется: толщиной 0,28; 0,30 и 0,35 мм с электроизоляционным
термостоЙким покрытием; толщиной 0,50 мм без электроизоляци-
OHHoro термостойкоrо покрытия или с покрытием, не ухудшающим
штампуем ость.
Коэффициент старения стали (процент увеличения удельных по-
терь 8 образце поСле старения по сравнению с удельными потерями,
приведенными в табл. 9 6) не должен превышать: для листов 6%,
для рулонов и ленты 4%.
Термостойкое электроизоляционное покрытие стали должно удо-
влетворять следующим нормам:
толщина на одной стороне листа не более 0,005 мм (5 мкм);
электрическое сопротивление, приведенное к 1 см 2 поверхности,
при давлении в контактах 0,5 МПа (5 Krc/MM 2 ) .... не менее 150 ОмХ
Х см 2 ;
сохранять электроизоляционные свойства после HarpeBa до
800 0 С в течение 3 ч в нейтральной атмосфере или после выдержки
при температуре 820:t 100C в течение 2,5 мин на воздухе;
Не отслаиваться на наружной стороне при заrибе образца;
быть нейтральным к трансформаторному маслу при 100 0 С и Мас-
лостойким при 150 0 С.
Коэффициент заполнения стали должен соответствовать
табл. 9-10.
т а б л и п 8 9-7
Маенитные свойства стали марки 1521
Маrннтная индукция, Тл, не
У дельные потери, менее, при напряженности
Марка \ Толщина, BT/Kr, I:e более маrнитноrо поля, А/м
стали мм I I
0,75/400 I 1,0/400 500 1000 2500
1521 0,35 1 О , 75 19,5 1,21 1,30 1,44
0,22 8,0 14,0 } 1 ,20 1,29 1,42
0,20 7,2 12,5
0,10 6,0 10,5 1,19 1,28 1,40
При м е q а н и е. Удельные потери проверяют при маrНIfТНОЙ нндукции
] О Тл маrННТIIУЮ индукцию при напряженности маrнитноrо поля 2500 А/м.
По требованию потребителя проверяют уделыlее потерн при одном любом
значении наПРЯJ.l<енностн маrнитноrо поля.
Т а б л и ц а 9-8
MaeHuTHble свойства сталu марок 1561 u 1562
0.2 0,4 0,8
1561 0,35 0,00010 0.00022 0,00065
0,20 0,00023 0,00060
1562 0,35 0,00012 0,00028 0,00076
0,20 0,00030 0,00075
т а б л и ц а 9-10
Тол- Маrнитная индукция, Тл, не менее, прн напряженности
Марка маrнитноrо поля, А/м
стали щнна,
мм I I I 70 I 100 I 200 I 500 I 1000
10 20 50
Т а б л и ц а 9-9
МаенитН,ые свойства стали .марок 1571 u 1572
I<оэффициеит заполнеиия ие менее ДЛя сталн
Толщииа, мм с покрытем
без покрытия I rруппа Б
rруппа А
0,28 --- 0,95 0,94-
0,30 --- 0,96 0,95
0,35 --- 0,97 0,96
0,50 0,98 --- 0,97
П р н м е q а н и е. Маrнитную индукцию проверяют прн lIапряженности
маrнитноrо поля 0,4 А/м. По требованию потребителя проверяют маrJlИТИУЮ
яндукцию при одном любом значении напряженности маrнитноrо поля.
1572
0,20
0,35
I 0,20
0,35
О ,030 О , 1 О О ,38
0,035 0,14 0,48
О ,040 I О, 17 1 0,57
0,045 '
0,58 1 0,66 0,90 1,18
0,61 0,77 0,92 1,21
О ,62 1 О, 74 1 1 , 02 1 1 ,20 I
0,71 0,87 1,25
1,29
1,30
Электротехническая холоднокатаная изотропная сталь (rOCT
21427.2 75) марок 2011, 2012 и 2013 поставляется: без термической
обработки на маrнитные свойства, а по соrлашению потребителя с
изrотовителем с термической обработкой; марок 2111, 2112. 2211,
2212, 2311, 2312, 2411 и 2412 в термически обработанном состоянии на
маrнитные свойства. а по требованию потребителя --- без термической
обработки; изrотовляется с термостойким, нетермостойким электро-
изоляционным покрытием или без покрытия; сталь марок 2011. 2012
н 2013 должна иметь следующие показатели механических свойств:
предел прочности <18==300+500 Н/мм2,
относительное удлинение б.. не более 30%.
Для стали, поставляемой с дрессировкой, относителЬное удлине-
Ние 6.. должно быть не более 35 %,
26*
1571
1,29
1,30
При м е ч а н и е. Маrннтную нндукцию проверяют при напряженности
маrнитноrо поля 10 А/м. По требованию потребителя Проверяют маrнитную
ИIIДУКЦИЮ при двух любых значениях напряженности маrнитноrо поля.
404
.d
Материалы для ар/"й.ТУРЫ постоянных Ма2нитов
[r А. g.
I 9 2]
Материалы для маенитопроводов
405
Электротехнические стали с высоким содержанием кремния сле-
дует применять в тех случаях, коrда тр буются малые потерn на rи-
стерезис и вихревые токи или высокая маrнитная проницаемость в
слабых и средних полях. Холоднокатаные текстурованные стали об-
адают более высокой. проницаемост'ЬЮ в области слабых полей и
более низкими удельными потерями по сравнению с rорячекатаными
сталями.
Электротехническая сталь очень чувствительна к деформациям.
Наклеп, возникающий при изrотовлении деталей, значительно ухуд-
шает ее маrнитные свойства. Поэтому после различных, сопровож-
даемых наклепом операций (резки, штамповки и т. д.) необходим
отжиr. Отжиr производят в неокислительной среде при температуре
750----8000 с.
Сталь друrих марок должна иметь предел прочности 0'.-280+.
+650 Н/мм2 и относительное удлинение 6. не более 30%.
Коэффициент старения стали (процент увеличеиия удельных по-
терь в образце после старения по сравнению с удельными потерями.
приведенными в табл. 9-11) не должен превышать значений, указаа
вых в табл. 9-12.
т а б л и ц а 9-11
I<оэффициеВ'l стареИШI
10
8
6 (для листов)
4 (для рулонов)
Ко ффициецт заполнения стали должен соответствовать значе-
ниям, указанным в табл. 9-12.
Содержание кремния в стали, %
До 0,8
O, l ,8
1 , 8.....3 J 8
МаеflиТflо-мяекuе преЦUЗUОflflые сплавы
Маrнитно-мяrкие прецизионные сплавы (rOCT 10160-75), обла-
дающие высокой маrнитной проницаемостью и малой коэрцитивной
силой, представляют собой нелеrированные и леrированные двойные
железоникелевые, железокобалыовые и железохромистые и тройные
железоникелекобалыовые сплавы.
В зависимости от основных свойств сплавы изrотовляют rрупп
и марок. указанных в табл. 9-14.
т а б JI И Ц а 9-12
I<озффвцвеВ1' З8Полневвя ие менее ДJIЯ стали rруппы
Толщина, 101 А Б
без покрытия I С покрытием без DОКрьrrия I с покрытием
0,35 0,97 0,9q 0,96 0.95
0,50 и 0,65 0,98 0,97 0,97 0,96
r-
т а б л и ц а 9-14
rp у п "1 Марка .1
па
1 79НМ, 80НХС,
81НМА,83НФ
2 50НХС
3 45Н, 50Н
ЭАектротехническая еорячекатаная сталь поставляется в терми-
чески обработаином состоянии; писты из стали типов 141, 151, 152
в 157 изrОТОВJlЯЮТ с травпеиой поверхИОСТЬЮ. По требоваиию потре-
бителя листы поставляют без травлеиия.
rорячекатавые листы из стали типов 121 и 131 поставпяют без
травления, по соrлашению изrотовителя с потребителем они Moryт
Поставляться с травленой поверхностью. .
Коэффициент старения стали (процент увеличения удельных по-
терь в образце после старения по сравнению с удельными потерями,
nриведенными в табл. 9-6 и 9-7) не должен превышать значений, ука-
занных в табл. 9.13.
4
50НП, 68НМП,
34НКМП.
35НКХСП,
40НКМП, 7 НМП,
77НМДП, 65НП
47НК,47НКХ,
64Н, 40НКМ
Содержание кремния в стали, %
or 0,8----1,8
or 1, 3,8
от 3'8.....4'8
т а б л и ц а 9-1 3
Коэффициент старения
8
6
3
5
6
79Н3М, 68НМ
Электротехнические стали с низким содержанием кремния, обпа-
дая большими удельными потерями и низкой маrнитНой проиицае-
ilостью имеют большую намаrниченноС1И насыщения. Их следует
примен ть в электрической аппаратуре, работающей на ПОСТОЯlUIом
ИЛИ переменном токе низкой частоты при высоких значениях индук-
D.ии (выше 1,5 Тл).
7
16Х, 36КНМ
Основные Свойства
Наивысшая маrнитная проницаемость
в слабых полях
Высокая маrнитная проницаемость и
повышенное удельное электросопротив-
ление
Повышенная маrнитная проницаемость
и повышенная индукция техническоrо
насыщения
Прямоуrольная- петля rистерезиса.
Сплавы обладают анизотропиеА маrнит-
ных свойств
Низкая остаточная маrнитная индук-
ция и постоянство маrнитной проница-
емости. Сплавы обладают анизотропией
маrнитных свойств
Высокая маrнитная проницаемость
при однополярном намаrничивании.
Сплавы обладают анизотропией маrнит-
ных СВОЙСТв
Высокая коррозионная стойкость
406
[r..c.. 9
Материалы для маенитопроводов
407
п родолженuе табл. 9 15
.:
() :ж: ()
g;: О .с О
.а <о <O
t:; ::t :s:: ::t
Толщина или ia
<00 <00
ди етр, мм :r: g. g.
MaTepua.Abl для арматуры постоянных JW2HUT08
9 2]
т з б л и ц а 9-15
Маенитные свойства сплавов с наивысшей маенитно4
nроницаеАfoстыо в слабых tЮЛЯХ
и :ж:и
g;:O .ао
сс:l &;:1 ej
=4) ссси
.0111 :l CC
t:;::f a:::t о::
Толщина нлн lllia и= <о cu и
Марка :.:s ==
Вид продукции Cl'0 1IQ::s ...сс
сплава диаметр. мм ССс. 1IIc. ==
:r:t:: !:: =",- 2
t<
и 6.- -
с) t71t\S
.. мfИ/М ОС:: и«
8:; ata
79НМ Холоднока. 1 0,005 8,8 38 8,0 0,75
тзные ленты 0,01 17,5 75 5,6
0,02 20 88 4,0
0,05; 0,08 20 110 3,2
0,10; 0,15 25 150 2,4
Холоднокз. 0,20; 0,25 28 160 1,6
таные листы и
ленты 0,35; 0,50 31 190
0,8; 1,0
1,5; 2,0; 28 I 160
2,5
Хо однотя- 0'05....0'10 6,3 50 6,4
путая проволо-
ка
rорячека. 3---22
таные листы
25 100 -3,2
Прутки 8---100
79 ИМ Холоднока- 11 0,005 112.5\ 4416.4 0,73
(79НМУ) тзные ленты 0,01 20 110 3,2
0,02 125 /12512 ,4
0,05; 0,08 150 1,6
0,10; 0,15 /28 /190 1,2
0,20; 0,25 131 1230
0,35; 0,5; 138 1280\ 1,0
0,8; 1,0
1,5;2,0 131 1230 I 1,2
МаРКа
сплава
Вид продукпии
:
!::s
........
=<
tO
t71t;
0=
и
()
()
tV
t:;
..rИ/М
79НМ ХОЛОДНОК8- 111 0,01 /25 /150 /2'4 0,7
тзные ленты 0,02 31 190 1 , 6
0,05 /38 12501 1,2
0,10
О ,20; 0,25 44 /280 I
0,35 310 1,0
80НХС I 0,005 10 эв 8,0 О,
0,01 17,5 65 5,6
0,02 23 88 4,0
О , 05; О, 08 25 110 3,2
0,10; 0,15 28 150 2,4
0,20; 0,25 35 160 1,6
0,35; 0,50 44 190 1,2
0,8; 1,0 з8 210 1,0
1,5; 2,0; 2,5 31 190 1,2
rорячека- 3----22
таные листы 25 '88 3,2
Прутки 8----100
ХОЛОДНОК8 11 0,02 28 125 3,2
Т8ные ленты 0,05; 0,08 эв 190 1,6
0,10; 0,15 40 200 1,2
0,2; 0,25 44 /250 1,0
0,35; 0,50
0,01 /31 /110 3,2
0,02 38 150 1,6
0,05; 0'08/50 250 /1,0
О , 1 О 56
I
0,35; 0,50 /63 I 310" 0,8
п р н м е ч а н R е. Проволока нз сплава 19НМ диаметром O.2 5,O ми
поставляется по хнмическому составу.
=cU
=g
Х зs
и
tV
g;:=
а::
::fO'"
8
t:(:': .
:.; и IJ:
:S::
3
63
408
MaTepua.tbl для арматуры постоянных маениТО8
[Т л. 9
9- 2]
А1атериалы для маенитопроводов
409
т а б л и ц а 9-16
А1аенитные свойства сплава марки 81 Н А1А при налюеничивании
8 постоянных и nере.менных токах
т а б л и ц а 9-11
А1аенитные свойства сплава .марки 83Н Ф при на.маеничивании
в постоянных и перем.енных токах
О
о: СО , ""
foo ::f;g О Амплитудная маrнити8Я
Q,I = . :lQ,I :.:
:1 а О 171: () проницаемость в поле
1;: Q,I 0,1 А/м на частотах,
Cl.Q,I СО= = :r
I:: ::с = u юн/м
Вид .а 0
111 I:: :ig. 171:
проДуКЦИИ 1;: III СО Q,I
111 :1171: ::с t.o .
111 171:
t2 II: =
I и= ==
:'=foo foo:l ::1
; 11:.......
U :€i<- III 8:< ; ::1 ::1 ';
u :€ ::с :1 L..
aI a <'1 . L-. :.:
О II:() :.: 8
юи/,м :C о
... ... ... ...
Холоднока- 1 0,02 63 ---- .... 0,50 .... ...... ..... L
таные ленты 0,05
0,1
0,2 88 310 1,2 ...... .... --- .....
0,35
0,5
1,0 63 250 1,2 0,50 .... ..... ----
1,5 .
2,0
Прутки l()...... 50 1190 1,6 ---- I ---- I ..... '
. 50
Холоднока- 11 0,02 63 1190 2,0 0,50 ...... I I 23 3,8
таные ленты 0,05 250 0,8 .... 5 1
0,1 I 88 310 0,64 44 I 11 I ......
0,2 19 5 ......
Холоднотя- 0,05 12,5 63 4,8 0,50 ...... ---- ......
Бутая прово-
лока
Холоднока- III 0'02/88/210 11,6 0,50 881 75 I 25 /4,4
таные ленты 0,05 125 380 0,56 100 28 6 1,2
0,1 1150 440 1 0,4 56 14 I ...... .....
0,2 25 1
Холоднотя- 0.051 25 94 13 ,2 0,50 I .... 1 ...... I I .....
нутая прово-
лока
hiаrнитная прони- Температурный KO - d
цаемость в поле фициент проницае- ti
для частоты мости, %/ОС. при ::с =
Вид :1 температуре, ос =
:1 :i
продукции со о rц /1 кrцll5 кrц
::с от 20 I от 201 от O II:UQ,l
U 11: ДО 80 до 20 До 20 gCOQ,l
g ::с =
U O
с:;
О =s
f-< не менее ие бол ее :.:
1 0,02 44 ---- 31 --- ...... ...... 0,60
0,05 50 .... ---- .... --- ....
0,10 63 31 .... .... --- ----
Холоднока- 11 0,02 44 ---- 31 0,3 0,7 0,60
аные ленты 0,05 50 ---- .... 0,5
0,10 63 эв .... 0,5 0,8
111 0,02 63 ---- 44 0,5 ...... 0,8 0,60
0,05 75 ---- ---
0,10 88 56 ---
т
Таблица 9-18
Маенитные свойства сплава' марки 50НХС с 8ы.сокой Jtаенитной
nроницаем.остью и nовышенныJt удельным электрическим
соnротивлениеJt
, oQ,l
Q,I
'СО ""Q,I
""::1 0=
СО= :.:Q,I
:1= :g 8 . со ()::I
171:0 J!
СОCl. 1;::1 1;:'
=1:: coQ,l 111 =
:I u = .
Вид продук- .а 171: =::1 = t;:
цни Толщииа, ми CO i f-4
cr= =1;:
cofoo & =0 171:=
:C ::I I:: II: 111=
fooQ,l
u = gt
() MrH/M, .
СО
1;: o =
не меиее < =
Холоднока - 1 0,005 1,25 10 56 1,00
таные ленты 0,01 1,6 12,5 40
0,02 1 ,9 19 20
0,05; 0,08 2,5 25 16
0,1; 0,15 3,1 31 13
О ,2; 0,25 3,8 з5 10
0,35; 0,5 4,0 38 8
0,8; 1,0 3,8 25 10
11 0,02; 0,05 3,8 31 12
О , 1; 0,2; 0,25 3,9 35 10
0,35; 0,5 4,4 44 8
'"О
9-2]
А1атерuалы для HиToпpoвoд08
411
МатериаАЫ дАЯ арматуры постоянных маениТО8
[r А. 9
т а б л и Ц 8 9-19
Маенитные свойства сплавов с высокой J4Шнuтной nронuцае.мостью
и повышенноа индукцией технuческоео наСbfщеНU!l
т а б л и Ц а 9-20
,\1azHuTHble свойства сплавов с nрямоуеольной петлей еuстерезuса
(холоднокатаные леНТbl)
:z:: "-
.а :z::
r:; ,,,,,,
:z:: 2
=.. .:
иe=
,-oи2
coQ.OQ.l
<.:Et:::s=
о:: :is
со :z:: u
== ==
.. ; :i
== :18 О
:z:: "- '-
;12 0::2 01( О
COQ.l :':Q.I
::Ви :8 со UQ.l
О Q.I==
Марка Тоmцина ИЛИ О::::В e с: IrQ.l
Вид продукu.ви COQ.l 11:1 :I
сплава дааметр, мм ==aI ::вО ()
.a::f 5@' gj Q.I
= ==
Ir== :':0:: =
x СО со &:Q
== =
.. Ii
мrH/M I MrH,i;. :1:
() a
()
со
Не менее \O B
50Н Холоднока- 1 0,05; 0,08 2,5 25 20 1,50
таные ленты 0,10; 0,15 2,9 31 16
0,20; 0,25 3,3 38 12
0,35; 0,50 3,8 44 10
0,80; 1,0 3,8 38 12
1,5; 2,0; 2,5 3,5 11 13
rорячека- 3----22 I 3,1 I 25 I 24
Т8ные листы
Прутки 100 I 3,1 I 25 I 24
50Н Холодиока- 11 0,10; 0,15 3,8 38 14
(50НУ) таные ленты О ,20; 0,25 4,4 44 12
О ,35; 0,50 5,0 56 10
0,80; 1,0 5,0 50 10
1,5; 2,0 3,8 44 12
Марка сплава () Толщина, мм
()
со
с:
50НП
1 0,005
0,01
0,02
О , 05; О, 1 О
19
25
50
50НП
(50НПУ)
11 0,01
0,02
0,05; 0,10
44
75
50НП
111 0,01
0,02
0,05
75
95
100
о::
са
:z::
p:j .
:I: Q.I
<
::f -о
\O
0:l:Q.I
()=
40
32
20
18
Коэффици-
ИНдуКЦИЯ ент прямо-
техничес- уrольности
Koro пасы- в поле
щения,Тл 800 А/м
не менее
1,50
0,80
0,83
0,85
20
15
0,87
0,92
0,90
15
13
11
1,52
0,91
0,94
34НКМП 1 0,005 19 80 I 1,50 0,90
0,01 44 24 0,92
0,02 50 16 0,90
0,05 75 12 0,87
0,10 125 8 0,85
О ,20; 0,25; 150 6,4 0,85
О ,35; 0,50
0,01 50 16 0,92
0,02 80 11 0,94
0,05 94 10 0,92
0,10 160 6,4 0,90
0,20; 0,25; 230 6,4 0,90
О ,35; 0,50
З5НКХСП 1 0,005 19 I 80 1,30 0,90
0,01 38 24
0,02 50 16 0,85
0,05 75 12
0,10 125 8
О ,20; 0,25; I 150 I 6,4 0,80
О ,35; 0,50
50Н I ХOJIоднока. Iшt 0,05; 0,10; 112,5*1 75 I 0,4 I 1,52
таные ленты 0,20
45Н Холоднока- 1 0,10; 0,15 2,5 25 24 1,50
таные ленты 0,20; 0,25 0,1 29 20
О ,35; 0,50
0,8; 1,0; 1,5 3,5 31 16
2,0; 2,5
rорячека- 3 22 2,5 23 24
та ные листы
Прутки 8----100 2,5 23 24
· Значение MarHHTBoA проннцаемостн длs холоднокатаноА ленты нз спла-
ва марки БОН прнведеНQ для поля напряженностью 0,04 А!м.
412
Материалы для арматуры постоянных маенитов
[Тл.9
9-2]
Материалы для MazHuroпposoдos
413
Продолжение табл. 9-20
т а б л и ц а 9-21
Маенитные свойства сплава толщиной 0,003 мм с nрямоуеольной
петлей еистерезиса (холоднокатаные ленты)
а:: а:: Коэффици-
s
= t':I Индукция
.Q ........ = ент прямо-
I:;D::'= CQ - техничес -
t':IQ) Q) = a; Koro насы- уrольности
Марка сппава, Толщина, мм ::8iЗ ::8Q) Е-<а; в ПOJlе
= 1:; щения, Т л
() === = ::1 -о 800 А/м
() ()== Q) \O
t.O()::s
1:;
Q.oQ) О=а;
::81::2= () = не менее
З5НКХСП 11 0,01 63 16 1,30 0,92
0,02 100 8
0,05 250 4,8
0,10; 0,20; 380 4,0
О, 25; О, 35;
0,50
1
40НКМП 1 0,01 125 6,4 1,35 0,93
0,02 250 4,0
0,05 380 3,2
0,10 500 2,4
11 0,01 250 4,8 0,94
0,02 500 2,4
0,05 625 1,6
0,10 750 1,6
.
68НМП' 1 0,02 125 8,0 1,15 0,90
0,05 250 5,6
О, 1 о; 0,20 280 4,0
11 0,02 250 4,0 0,90
0,05 500 3,2 0,92
О , 1 о; 0,20 750 2,4 0,93
111 0,02 I 380 I 3,2 0,92
0,05 750 I 2,4 I 0,93
О, 1 о; 0,20 1000 1,6
Оста точная КоэффицнеН"l
Коэрцитнвная npямоyrоль..
Марка сплава Класс сипа, А/м ин,, , ности в попе
5 Н С' А/м_
79НМП
77НМДП
1
1
9,6
7,2
0,6
0,5
0,90
. т а б л и ц а 9-22
Маенитные свойства сплавов с низкой остаточной индукцией
и постоянством маенитнои nроницаемости (холоднокатаные ленты)
. !И . . D:
=,() Температурный коэффициеВ7
()Е-Ос: g.=
а ::1 .. :':=::80 мarнитной проницаемости в
2=::S =Q)= ..,1II::s интервале температур от ---60 .
=...... ::Sli; ,c = Е-......
Марка 0::0= ::si < до + 120 0 с, %. O
=: 110 0.(...
СПJJава =I::::s =c:=cr ::r=CI
Q)o8.m :s::,cCl
= .Q aoo
() t! i 8=1::
() О,с :.: t.Q)
110 1:; :rj!:()= = C: 0>,1:; начапьный максимальвый
с: о =Oa; O::sg:; g
(-ot ::I:=::s::s
47НК 1 0,01 1,1 1,15 0,05 0,06 0,06
0,02
0,10
11 0,01 1,4 1,15 0,05 0,06 0,06
0,02 .
0,10
47НКХ 1 10,02 1,9 1,2 I 0.051 0,03 0,03
0,10
64Н 1 0,01 2,5 1,2 0,07 0,06 0,06
0,02
0,10
11 0,01 2,1 1,2' 0,07 0,06 ,06
0,02
0,10
40НКМ I 0,01 2,3 1,2 0,07 ---
0,02
0,10
65НП 1 0,02 88 6,4 1,30 0,90
0,05 125 3,2
0,10 250 2,8
0,20 310 2,4
О ,35; 0,50 380 2,4
При м е ч а н и е. Сплав марки 40НКМП RЗroтовляют методом вакуум.
ной выплавки.
n р R М е ч а н и я: 1. Сплав марки 4ОНКМ иэrотовляют методом вакуум..
вой выплавки.
2. Температурный коэффициент предприятие-изrотовитель может не про..
-верять.
414
МатеРШJAbl дАЯ арматуры поС7'ОЯlUШХ .IIаенитов
[r л. g
9 2] Материалы для aeHиToпpo80дoв 415
Таблица 9-25
Размеры холоднокатаной ленты и предельные отклонения
по толщине
I . Q)
::Q)
Q)::
«s Q)
:: Предельные отклонения Ширина, мм
:= по толщине, .... (вы) ::Q>
g ==
8; :i
о
(-ot
0,Q015 :!:0,00015 (0,15) 20, 30, 40 10
0,002 :t:0,OOO2 (0,20) 20, 30, 40 10
0,003 :!:0,0003 (О ,30) 20, 30, 40 10
0,005 :!:О,ООО5 (0,50) 30, 40, 70, 80, 90, 100 10
0,01 :!:О ,001 (1,0) 70, 80, 90, 100 20
0,02 ----0'003 (3, О) 70, 80, 90, 100 ЗО
0,05 ----0,008 (8, О) 70, 80, 90,100, 150,200,250 30
0,08 ----о ,01 (10, О) 80, 90, 100, 150, 200, 250 20
0,10 ----0,02 (20, О) 80, 90, 100, 150, 200, 250 20
0,15 ---0,02 (20, О) 80, 90, 100, 150, 200, 250 20
0,20 ---0,03 (30 ,О) 80, 90, 100, 150, 200; 250 20
0,25 ----0'03 (30, О) 80, 90, 100, 150, 200, 250 20
0,35 ----0'04 (40, О) 80, 90, 100, 150, 200, 250 10
0,50 ---о , 05 (50, О) 80, 90, 100, 150, 200, 250 6
0,80 ----0'07 (70, О) 100, 150, 200, 250
1,0 ---0,09 (90, О) 100, 150, 200, 250
1,5 ----о ,11 (11 О) 100, 150, 200, 250
2,0 ---0,13 (130) 100, 150, 200, 250 1
2,5 ---0,16 (160) 250
т а б л и ц а 9 23
маенuтныe свойства спАавО8 с вЫСО1Соа маеНllтноа nроницае.мостью
при однопОАЯРНО.м импУАЬСНОМ н нuчи8ании
(холоднокатаные ленты)
Импульсная Температурный
проннцаемость К оэффи- ко9ффициент
циеит импу пьсной
Марка Толщина, прямоу- проницаемости
Класс rольности в интервале
сплава .... в поле в поле в поле температур 01'
20 А/м 80 А/м 800 А/м 60 до +000 С.
% .Ос--'l
не менее не более
79НЗМ 1 0,005 6,5 --- 0,45
0,01 8,8 --- 0,30 0,25
0,02 10 --- 0,25
68НМ I 1 I 0,02
7,5
0,20
0,25
Пр в м е ч а н . е. СПJlавы взroТОaJIЯЮТ методом вакуумной выплавки.
т а б л и ц а 9-24
Ma HиTHыe свойства сплавов с высокой коррозионной СТОЙКОСТЬЮ
Ш:а ИНАУКЦИЯ, Тл, при на- .Q)
:=Q)
пря]Кенности маrввтноrо ur:;
lIr = 8,=- поля. А/см =
Марка Вид :ia :g= I в../ в. I в._ =.,
= ID:Z:
сплава пр одукци н . . :=
ii .:ai:g В! foo .
О -:= ё
() ():=:1 0.<
., r..CI
r:; ?: .,., о -
:I::1 не "енее =
16Х Холоднока- 1 0,20; 0,35 .... 0,6 --- 1,2 1,45 54
таные листы 0,50
и ленты 1,0; 1,5
rоряqеК8Т8 ......12 I
ные листы
Прутки 1()"",,120 I
Прутки 111 10 120 .... 0,6 1,2 1 ,45 24
I Прутки fIII
86Кнм l Прутки I 1 1 15----80 I 5,6 I ---- 1 1 ,з 1 1 ,45 1 ---- I 56
Прутки П 7,5 ---- 1 ,45 ---- 40
При м е ч а н н е. Сплав ..арки 16Х изroтовляют методом вакуумной
выплавки.
416
Материалы аля арматуры постоянных .ма нитов
[Тл.9
Q) .; U Q) I О
Q) ........... О :rQ)0t:::(
u::c U О ...........::со.
о Q) Ь О U Q) с::
о; 0::S Q) b::s Q
О О
Q) Q) о О u.Q
:r Q) f-o
:с.- ........... Зt:::( ::cu U
Q) Q) U \о Q) о О
:-: Q)U Q) о Q)UO cl.
са t:::o t::: О Q) 8 :.J aъ
00 о О
1:; \00 \о ...... ::c
х U Ь \00 U
О I f-o
Q) Q) О f-o::>
.Q ::со ::с I.t:) 80 О О.::
f-< t:::(
t.J 1f:) Q) t:::( ou
о o-E:. U ::co
U I :r Q) o g
о. О . ........... :ж:
о. OOU О Ъ oU Q)
:( 0<.00 О О ОЪ::Е 8g 0""
U <.о О <.о
f-oО ocи <.о f-o 8 11
OO О О O ;х: О О :s: f....
t:::{ t:::{ t:::{ t:::{ t:::{
:i
0;:(
2:-: (.С) I <.о
:r 1 м I.t:) 1 м
1:QJ::t М М
:2! О
C:Q
са u' a::I ?
C:Q
Q,I . U
о. со
'"' :t: :ro t..
са f-o +/...........0 со
::с О I.t:)ug::s
.Q Q) \о O Q) Q)
Е- Q) со с Q) Q)
t.J t::: cl. ....O:s:::s t::: Q) Q) Q)
о о \о .... I.t:) cl. О О t::: Q) 1:;:
о. cиC::::c \о о с:; О
О \о О \о О \о
:( Q) о Q) .Q 1:;: Q) \о
t.J ::s t...1:;::t:a O Q)
::с ::с ::с Q) Q)
= cl. :S:0 t:::(t:: ::с :ж:
U:r Q) :Е \о с:: О ::s U:r
са f-o U:r U:r U
о. Ь ь g
t fQ....... tJ:: О ....... ъ....... ty
u со U u a
о. +IЪ ::с ,...." ,...." -Нъ -нъ +i c
Q,I -= .... +lb
1:: LCO О LCO 00 00
:s I.t:) I:Q ao Оао 00 Оао
Q,I ..... .... ..... U':)ao о
Е-4 .... .... ..... ос) ....
C>I
е::(
О
cl.
О
CI:I е::(
'"' о
=
:Е I:Q
Ь =
а:;:
CI:I ==
t:( :s
Q,I ::s
о.
u
::t:
со со
CCI CCI
CI:I 8
C:Q
CI:I uu < .. 10
1:; ::r:::r:
1:: :::G
t.J
CI:I LCO O ::r: ::r: ::с::с
U':) 1.(,) ::J:o 00 ..-4
:( u':) ос) ос) 9"""1 9"""1
О. ос) ос)
са
со
t:f
=
t;
\о
о
t.,)
f\J
6
f\J
f..,
с
'о
<:>
а:!
С
t.,)
cu
:::t
cu
Q,.
6 9 2]
Материалы для MaZHUToпpoвoaoв
417
';';tOf.... :r :r Q)
........... Q)
uИ' = О ........... U с:;
U О со
bo=t:::( о О t:::(
О О
О(.С)Оа,) I.t:) Q
I::ct:::( .E!.
Q)O .Q О Q) О Q) cJ:т
Q) с:; cl. Q) Q) о Q)
с:; 00 с:; :ж: с:; ОС::
0U = t:::( О .Q О LC
\Ob g '" t::: '" I
о
<IJ I.t:) О Q) = Q) ОЕС
= М g-:s: U ::с (f) ::с м:с
/' = Q)
О с:;0 U O
U t:::(U :s:g U u:r
о Q. о Ъ
Ъ Ъ .... ОС:: О
gg I.t:) О LC:,.:: Q)
.... <.о M:2j :Е
>.:ж: ос:; О О = О
f-o f-o Q)
00:t:::S t:::{ t:::{ t:::{u f--o
..-4 ..-4
I.t:) I I
м ct) I.t:) ct) ао
..-4
О О
:r U ::Е U ::s
1:;:"- о О . . О О
со О ::с со О ::с
:t: u :r :т-
О f-o +I g.oo f-o -н........... Q)U
Q)O О oU О oU Q.o
Q)O
::СМ \о 00 С::О '" 00 С:: О
со 0<.0 со 08
cl. ..... О С::I Q. O
\о ..... I.t:) \о .... u':) cl
о си =0 о Q) =0
О Q) I.t:) о Q) =-::1.0
:,;: tJ:: ::s t...c:; :t:1.t:) ::s ,-1:;:
t::: с:; Q. =0 uC") о. =0 uU':)
U t:::(:2j t:::(:2j Q) :Е'" a,) Q) :Е'" >,а)
U ::с ::s f-o с 1:;: Е-о се:;
Ь о =::s U::c::s f-oа,) f-oО tJ:: f-o Q) f-oО
О =::s tJ:: 0= Фс О: ОС
О gCt) S со со
+1 О ::с ......... ,...." :ж: ,...." ,...."
+1 ao +1 с:; O .:: .... C'.I t:!:: .... C'I
О oE-оО O O О О
О = =
..... <.о I.t:) r::( t:::{
.... о'> о'>
t:::( t:::(
О О
cl. cl.
О О
t:::( t:::(
О О
= =
== =
1:;: с:;
== :s: ,
:s ::s ::s
>. >.
>. >. >.
:t: :t:
со со со
се се се
t::
е t:::{ :::G
:r:: :Е: ] :::G iE
м ::с ::r: ::r:
00 О
r-...
t'oo
27 64
418
'"
'с
c:s
...
о
t't:)
о
Q..
t:::
=
0:::':
:1*
Q)o.:r
o.
C!:j:2!
CQ
со
111
Q)
.о.
1-0
со
:I:
.а
1-
u
О
О.
О
:.:
u
::s:
со
О.
>о
1-
со
О.
IJ
\, t:
2
Q)
t-o
CQ
a:i
со
t:
u
со
:.:
О.
со
<:
Материалы для арматуры постоянных маениТО8
о::
=
::z:
:Е
110
1:;
О
u
О
О.
О
:.:
U
....
О
\о
со
о...
\о
О
О
о...
Q)
....
D::
со
:I:
.:s:: ......
О
се
q
CQ
"-
::s:
*
1-
О
CQ
t:f.
Q)
О.
U
:><
:r:
"
:1'
.........
U
о
О
О
C\I
си
си
t::;
О
'"
си
:I:
U
о
О
О
<.о
О
t:::{
ct)
....
I
11:)
о
U
о
0:1'
(:\1.........
+IU
ОЪ
00
=11:)
Q)
Q)
'"' t::;
O
;Е \о
.... Q)
О :I:
.
со
t::f Q
,Q
:;;
UC:
b.:s::
зg
'
0:1'
"Q
t::;
U:t:
о :2!
55 се
Мс,)
О Q)
t:::{
::е
О
::с
::r
Q)U
0..0
Q)O
С:О
0<.0
С:,
ItIO
11:)
u ю
Q)
с: r:::
....0
О t::
.......
(:\1
t::f
О
о..
О
t::f
О
се
::
t::;
::
со
t!)
c't:)
со;3
....
О
\с)
о..
\с)
О
О
о..
Q)
....
о::
со
::с
.
О
се
t::f
U
о
0:1'
.........
+IU
00
00
......0
......11:)
(1)
Q)
'"' t::;
O
;Е \о
f-o Q)
О ::с
:r:
<.о
:1'
U
о
О
О
ou
О
11:)Q)
Q)
.... t::;
ОСО
t::f
:1'
u.E:.cr
bU
11:) Ъ .
......0
:I:
UU::c
ЪЪ
°OOQ
11:)C't:)t::;
:t:
О О
t::1 t::f се
Q)
Q)
t::;
О
\с)
си
:I:
U
о
О
О
<.о
О
t:::{
....
I
11:)
о
О
:I:
:1'
Q)U
Ъ
С:О
0<.0
С:,
сео
:t:11:)
ul1:)
Q)
= t::;
....0
Ос:
""'
С-1
c't:)
со
:t:
....
О
\с)
со
о...
\с)
О
О
о..
Q)
....
D::
со
:I:
-=
О
се
t:::{
U
о
.E:.
+IU
ОЪ
00
=ю
Q)
Q)
'"' t::;
.... О
'Е \о
.... Q)
О ::с
:r:
00
<.о
::r
.........
U
о
О
О
Q)
Q)
t::;
О
\с)
Q)
::с
U
о
О
О
<.о
О
t:::{
I
11:)
о
О
::с
:1'
Q)U
0..0
Q)o
С:О
0<.0
С:'
ceJ
:t:11:)
ul1:)
>'Q)
с:: r:::
.... О
О t::
.-.-..
(:\1
[ТА. 9
6 9 2]
::r
U
Ъ
о
c't:)
,
о
о
U
о
О
О
О
t::1
::r
U
о
О
О
, I
оюr:::
...... со
:1' r::{
........... ::е t""I
U ::e";oz:.
о 1Ci,Q
o 2::r
......
I 011:)
О .:s::
o oq О
о О::с
о:: :I:
. . t::;:';: Q)
U...t::ft::;:I'
b,I;J t::fQ
:I':I'
Suu:2S
О t::;o о се
О 11:) О
t::t................u
си
си
t::;
О
'"
(1)
::с
U
о
О
О
<.о
О
t:::{
ct)
.....
I
aD
О
U
о
0:1'
(:\1.........
.... +IU
ОЬ
t': 00
= 11:)
О (1)
О Q)
'"' t::;
о.. О
;Е \о
.... Q)
о:: O:I:
со
:I: .......
. ....
О
са
::е
О
::с
::r
Q)
о-
(1)
с:
О
C::r
.........
1tI;;">
о
:t:
,
с::о
....<.0
O
.-.-.. Q)
t::;
О
с:
::е
со
со
>-
:t:
со
с:а
('f')
('t)
:r:
о
t-.
27*
Материалы для маенитопроводов
u
о
О
О
(:\1
О
r::{
-Е:.-Е:.
Uu
ЪО
08
---(:\1
UQ)
о Q)
О::с
11:)Q)
t'o-::e
О Q)
t:::{::c
U
о
О
О
(:\1
><
<.о
....
О
t::f
Q)
Q)
t::; ::r
и
о
:;;8
u
Ъ
О::с
Q)
u::e
о (1)
о::с
U
ОЬ
t:::{
о
U
8
t::f
о
о-
о
t::f
о
a:I
::s::
t::;
::
::е
>.
>.
«s
с:а
:::G
со
c't)
О::
=
::z:
Q)
:f
:2!
U
CQ
::Z:
О
"-
О
:.:
U
Q)
:r
=
::z:
Q)
1-
О::
=
::z:
Q)
:Е
=
1-
U
О
1::(
о::
1:{
oe:r::
О
::с
:r
О
1-
CQ
1-
U
О
1:{
.а
1-
:2!
\о
110
::z:
:Е
1:;
О
1::(
О::
. ос(
g <
x
ai x
t:: О OQ
..u= 00=
I ъ:;; =:.:
0 j = :.: о.
... "- о. 110
- ;:1
:la.I::II CQ
a 110111
=:2! :
CQO .1:;=
CQQ)=CQ=U
CQ::z:Z U(I')
r::{:2!o.>ol")=
:luQ)t::=....
0=1-........
'o. g о........
:r oe:r:: Q) 110 CQ
Оо.оо.ии
:.:t
I-gоCQ1:;1:;
UI-:tCl.:'::':
°U COCQ
U 2:'::':
:l1::(:E Q) 00
»2.0::1-33
»og.=CQI8
:':1::(110 Cl.0 О
CQ0::I:t::CI.CI.
IXIIXI cot::t::
... ... са.....
CQ
1:;
t::
U
419
dJi t CQ
"о * 2 1-
>O о $
I-o " :.: :.:
со U U
CQ"
CQ:2! = 1- О
.ai: ;Е о 1:{ О::
I-CI. 1- U U
=О) О 2 t
CQ :1
CQ = ::Z:
2.= 1- :Е ci Q)
t:: ai
>ос:: Q) ::.c О
:.: t:: Q) = Q) ::r
: :
\OCQ и "-
110 >о .... :f 2 =
.... Q) о :Е
о О. "CI. 1-
0t:: CQ CQ 1- О
" 8
CI. = CQ 110 О
Q)I:; 1:; о:: =
1-= :.: U 1::( =
о:: 1- 0.\0
UQ) U = » о
t = . >< :.: :; oe:r::
>о==х U 1:; 0..0
1:{Q):':0 >о о Q)t::::.c
X OO 3 CQ t::
oU= 1::( 2. 2 :r
О;:2!с:: t:: x;
Ж =
CI. CQ ::I: .... :1 U = 1-
....0::"00 ..... 2 :2S:iIII
::: =CO tl) CQo.
110 CQ"': О . Q) 110 =
U ... 0...... t:: о 1:; :1 !о!
U U Q) u;o;;
1IO>o,, о О:О)
g :х = = 110
1::( Q..o О t::
t:: 1-" .. ci ::I: u ,,-
::I:Uo . oo::
55 0 8 = t:: U t:: oe:r:: tl) 1:; 1::(
COI-:< U g =I::(.a
=Q) ; :;:
ffi ::I: а ;g
Lf.) ::Z: U ct) ... = :1
:. lIOa.I=
:2s 1111::(
:.:: ci ... _a.lC
0=8Q:I:: = :;:.
u g.
::II:E .. :I:: tft.. Ii
111 t:I:: 1121-' t =
O _ "80:::IIu
:o :a....g;=
a= o со _и.,
UtllO ; 1J=0::00
0::0=:1 =-=011:
1:; g.:! 111' О :ё =
t:t:.:u g t:ECo»O
.U>01ll .110 О "-f-o >t:lll 1-
....o::=IIO = Oo:: и
..=:.:a25J1 :2!=\Og
O::::C;Eut:i Og:jo.=c:I=
= CI. ....1J::z:O>Oa.l8"=
= o;!i: ; oa
cou:2!=I:(:E aI gllO
CJ" CQ CQ 1- 1IO t:: О»::
1J0o;o::Z:°Jlo::tC::co
Q) Q)"'U
"0:: =3=2g;....=
1:; CI. 0.:2! 00 о "II: О
t:tIXlt:: t: q q;t:
,.... . t::.C:::.rf.:I.
..... ('f)"; .а tn CO r-- i ос)
&. ;
\о С u ...
.о
F-
=
1::(
О
CQ
О
О.
t::
420
1 ' 00 1 0 I I I.CC>
' ''-1 I ' "'"""' "'"""' 1 1"- 1 I 1"- ' !::::
з з I 1
[ТА. 9
:1 I
о
:1: U
:z: е
= о'
111 =
О '-
(-о ......
Q.. 0:1
"' 8:(:1
1.0
t'II IJ..,.
::с Q.....
111 ;>. с3
(-о -
=0
31 I
(-о
::с t::1J
\u. :Er:(
IJO
(-0111
I 9 ] Материалы для концентраторов МJJ2НиTH020 потока
421
Материалы для арматуры постоянных АСа2нитов
'Q,lC!J
е О 11: ,-О
О ::с (-о О....
::с ; .
5 ()
IJ
'1&1=
=oa::
::C C!J0
::с А .-
<5 :ioQ
>о
CI:)
о
CI:)
c:s
tti2
>Ot'CIt:=:E
»"'X"
oe: x
=g'-
='2
t
;;
0.>-
t:: j...
(-Ot:)
t--
,
ф
«s
::f
::s:
-=::
'"
«s
c:s
CI:)
...
о
CI:)
::f
c:s
<u
:::s
со.)
<u
:s
"-s.
="
t!
t:f.0l.o
l&I::Cx
Q.. g -
t:: о. 111
I::t:)
О 'tI
I:::t;
Q
ue;
Q..::C
IJ=
1110.
о::
<> .
t ::
;: =:! -
=Co v CI)
t
<u
CI:)
о
::f
со.)
а
:::>0
'иdOl)J ЮlhО
edA.Lud<}uw<}.l
Q). '.
0=C!J:c.::E
Q..O(-OC!J:E
e; g o
1I.IC!J1I:C!J:t
:r e;::E
r"/J)f
'Л CU:ЮНJ.ОJtll
=
се
=
е;
1::
u
=
:t
со
t'II
00 00 1 1.C 0000000 00
M M
",""","-"-",""",",""",",""",",""",",""",",""", ",""",",""",",""",",""","-",""","-",""",",""",",""",
M M . M MMMI.CI
. в зависимости от уровня маrнитных свойств сплавы поставляют
трех классов: 1 с нормальными маrнитными свойствами; 11..... с по-
вышенными маrНИТНЫfdИ свойствами; 111..... с высокими маrнитными
свойствами.
. Сплавы изrотовляют в виде холоднокатаных лент, холодноката.
ных и rорячекатаных ..JIистов, rорячекатаных и кованых прутков и
проволоки. Сортамент для каждоrо сплава приведен в табл. 9-15.....
9-24.
Размеры холоднокатаной ленты и предельные отклонения по тол-
шине должны соответствовать указанным в табл. 9-25.
Химический состав сплавов должен соответствовать rOCT
10994 74, сплава марки 81НМА rOCT 10994-74.
Листы, ленты, прутки и проволоку поставляют без термической
обработки.
Поверхность rорячекатаных и кованых прутков должна соответ-
ствовать требованиям rOCT 5949-75.
Маrнитные свойства сплавов, определенные на контрольных об-
разцах после их термической обработки, должны соответствовать
указанным в табл. 9-26, 9-27.
Аль.сuферы. Сплавы Al-Si-Fe обладают высокой маrнитной про-
ницаемостью и высоким удельным сопротивлением, но в отличие от
пермаллоев тверды (45 50 Н RC) и хрупки (леrко размалываются в
порошки). Альсифер обладает хорошими литейными качествами.
Поэтому ero применяют в виде фасонных тонкостенных отливок, что
определяет область применения альсифера для маrнитных экранов,
корпусов приборов и аппаратов, фасонных деталей маrнитопроводов
и друrих изделий, работающих в постоянных маrнитных полях. Оп-
тимальный состав альсифера: 5,4% Al, 9,6% Si, остальное Fe.
Сплав этоrо состава имеет свойства:
,... о:: = е:
О ' 00 1 000 1 1 000 1 0 1 00..... , "' О
О(.С)(.С) t--000'> О O'> r::( ....
..... ..... ..... ..... ... ё:i
t} :х: Q..
= o
r-:
1 I O Q,l1II
..... ..... .......... r:(
00"- ' ooloocooll 8811 x
з О'> 00 t-- t-- t-- 0)('') ф з ..... 5 t
а; «1
о ar,) о I Lt:> v':) о I.C I.C О О Lt:> О I.C О :
:::. "'"""' = 7;:
OO OO OOOOOOO O I 5 ё::i
OO'>O'>mO'>t--оооофффОфОО'>фO':JО =.0
..... :Т=ОCII:
..,.
ф(-о t:f.
0111..
C!J t:(
:i3 = . О
::r::Q..t:f.1.o
::с"'0"2
= 0...!::: ::Е
(") ::ё
: ::E
>O
- 1J8C1
Ol
I
U':) Lt:> i 4u 4u
10'0' ' ar,) "'I o ' 10 Lt:>' ::=
.... .... = ::e1J
X ::E
t::«IW
=III=
ooooococoooooocooooo== ::c t
М('с)('с)('с) ооооооо(.С)ооо ооо(.С)ооt-- .
ММ I.C I.C I.C ('с)мt--(.С)ф ('с)Lt:> =
C!J О.... t:t
:lt«l
Cll:S:t::
OOO I.C OO ooooo oo = "
::Clllt::
О О О О О О О О О О О С О О О О О О О О ,'().ё.
= ar::
=CUe;e:
M r:(o
... 111
OCOOOOOOOOOOOOOOCOOO =&
g g = 8
oooooooooooooooooooooooooooooooooo t--oo=:
«1 ::с g. ID
::r(fl:.:
III.oO
:Е (-01.0
I::ul:: 1:: 1I:= 2
u <u 1:::;:><:;: t::1 >< c. g.:E
:;: >< е :;: >< t: :;: t: :;: ('t') :r: t:: g О
:r: :с :r: :r: :r: :r: :r: :r: :с ::с :с :с :с :с :с :r: :с :r: >< t; g
g g 8 о
00
M
.....
OI.COOOOOOCOOOOOO
('c) MM MOM MMM 1 I
...... ...... ......
I "-"- "-"'"""'"'"""'''-''-''-''- ''-''- "'"""'"'"""'"'"""'
oooooo o l oooooo o
(.С)фt--t--t-- ar,)t-- OM('c)t--О ооt--
..... .....
00
J.1иаq == 35 000; J.1тax == 117 000;
В, == 0,335 Тл; Не == 18,3 А/м;
J.1o Ms == 1,1 Тл; Р == 0,81 мкОм.м.
9-3. ЛТЕРИАЛЫ для КОНЦЕНТРАТОРОВ
млrнитноrо ПОТОКА
)Келезокобальтовые сплавы
Среди маrнитно-мяrких сплавов сплавы на желеэокобальтовой
основе известны как самые сильные ферромаrнетики. Намаrничеа-
насть насыщения некоторых сплавов при 200С превосходит 2,4 Т л
и при увеличении температуры остается значительно выше иамаr-
ниченности насыщения всех друrюс извесТНЫХ ферромаrнетиков.
На рис. 9-1 приведены изотермы намаrниченностн насыщеНИR желе-
зокобальтовых сплавов от состава. При комнатной температуре
максимум намаrниченности насыщения полоrий, приходится на об-
ласть сплавов с 35% Со. в диапазоне температур 900 9500C, Kor-
27a 64
\
422
м атериаЛbl для арматуры постоянных маенuтов
[r А. 9
9-3] Материалы для концентраторов маенитноео потока
423
да железо становится неферромаrнитным, железокобальтовые спла-
вы обладают еще достаточно высокой намаrниченностью насыще-
ния (1,9 1,6 Тл). Максимум намаrниченности сдвиrается к спла-
вам с 40 50% Со f9-3, 9-4].
В системе Fe-Co аналоrично системе железо никель констан-
та маrнитной кристаллической анизотропии меняет знаки. Сплавы
с 48 49% Со маrнитно-изотропны и обладают самой выпуклой
временно в 3 8 раз возрастает удельное сопротивление, что позво-
ляет использовать сплавы для работы в переменных маrнитных
полях.
В настоящее время во всем мире выпускаются под названиями:
rиперко, rиперм, пермендюр, супермендюр, фимакс и др. несколько
50 60 70
Со, %
Рис. 9 1. Зависимость индукции намаrниченности насыщения же-
лезокобалыовых сплавов от состава и температуры.
кривой намаrничивания и самой высокой проницаемостью при вы-
соких индукциях. Техническое насыщение сплава J.t o M 8 ===2,39 Тл
достиrается в поле 30 А/см (рис. 9-2) [9-5, 9-6].
На рис. 9-3 и 9-4 представлены кривые намаrничивания бинар-
ных сплавов с содержанием 25 и 35% Со, а на рис. 9-5 для срав-
нения ---- кривая намаrничивания чистоrо железа. Все сплавы и чис-
тое железо выплавлены в одних и тех же условиях и прошли оди-
наковую технолоrическую обработку. Кривые намаrничивания сни-
мали на отожженных тороидаJIЪНЫХ образцах, выточенных из по-
ковок.
Бинарные железокобальтовые сплавы отличаются повышенной
хрупкостью, затрудняющей холодную деформацию сплавов. Для
снижения хрупкости и облеrчения обработки бинарные сплавы Л -
rируют 0,3----0,5% Cr или 1----2% v. Это приводит К уменьшению
индукции намаrниченности насыщения на 0,05 0,1 Тл, но одно-
н
н 4 б 8 А/см
\ I I I
2 4- б 8 А/см "о 50 80 А/см
I I I , I I I I I ,
20 O 50 80 А/см 200 'f00 500 800 A/tM
Тл 11011
ТЛ
2.'1
2.2
2.0
1,8
6
lJf
1,2
1.0
/1,8
0,6
D/t'
f/,2
о
РоМз . стРО Q.л"ро8аItQОЛА'...27ЗО
........-:::::: 20(.. Н=ОО
::::::::: .......... 500 .r:..l.Oи..: ........
::::..-..... 700 :.!.OO ..::::S ""zooc
/ V.,. "80D- '--
V / 1/ .. 900 -----.... \' Ol
/ / / 7/ 50 \ 'cJ.....".7 7 "'"
V / / j'( 970 1 /V6
/ If I /
I / V /9У
/ I /10ау
/ / V1osrr'
I 1//
I I I /поо/
А б
2,0
1.5
ХО
0.5
А О
б I
О
/
I
I
I
Рис. 9 2. Кривая индукции на-
маrниченности железокобаль-
TOBoro сплава с 49% (массо-
вых) Со. Выплавка и отжиr в
атмосфере водорода.
J..t;)Ms 2,39 Тл, Не ..0,44 А/см.
100
60 90
20
JO
*0
10
1,5
2
20 ' /0
I I
200 400
н
5 8 А СН
БО 80 АJс и
б 'о о в о и А / см
Рис. 9-4. Кривая индукции на..
м а rниченности железокобальто-
Boro сплава с 25 % (массовых)
Со. Выплавка и отжиr в ат-
мосфере водорода.
JJ.<,M s ..2,39 ТJI, Нс....1,12 А/см.
27а*
Рис. 9-3. Кривая индукции на-
маrниченности железокобаль-
TOBoro сплава с 35% (массо-
вых) Со. Выплавка и отжиr
в атмосфере водорода.
J.LoMs "2,41 Тл, Не ..0,75 А/см.
Тл Ро''1 В
2,0
б.
I,S А
1.0
А О 2 4
5 I I I
О 20 40
В I , I
О 200 '100
н
б 8 А/см
I I I
ба 80 А/СМ
I I I
500 800 А/см
Рис. 9 5. Кривая индукции Н84
маrниченности чистоrо железа
99,99%. Выплавка и отжиr в
атмосфере водорода.
I-toМs ..2,15 Тл, Н с ..0,27 А!см.
424
. Матери4АЬ' дАЛ арШJТУРЫ постолннbtX АСtUниТОВ'
[r А. 9
I 9-3]
AfaTepиaAbl дАЛ концентраторов мaeHиTH 20 потока
425
со
C"I
,
(7)
cu
.Q.
1::
:s
...
(,)
c:s
'о
О
:i$
;e
:!'
rt::>2$
(,)
:i$
;е
::$ S
\о
8.
\о:.::
00
(,)
'::$ :i$
о !ж)
1с
,,(,)
<X)
::$0
q)
..... s:::
(,)
:ё
:ё
::s <х)
, d
"''0
o
C:S
o
(,)
q)
c:s
(,)
о
(,)
.«1
::
с:;:
\с
ro
.....
a::s
::s
(,)
:3"
:s
::s
>ос:
I
.,
I
8'
8CI: · , 11::1 tII: 0:«1=1-. , ,
ogg 5:j«S о:': O ::S
:..:са t< :.:0 1- «1
8 Ol-><U :с IZ
uО::вg!tJ::= ""=
«I ;; ::ВС::с t:{ «10
с,.аС:= lao:C o =-!' ::S:.:
t; ca«s ,,"D:t:{S са
u== =u и !2 :с
:.:u::В::S!ЕЬ I- ><('tt('l) ::8'
о = o $ tJ::"" :С::В
::bt-o=f:ёа:::S ::в C:t::Q.Q. «J=
t:{g = o "" ocu,," c..u
COIaC: ('tt :':!2
;:s:ca t:{ 1a::S 0= t;
&.g:f::SS . 0!2::В><С: ...... О
Q. f-o::В о: А 4) с:
c:.ac. g::s c:.co:c=o:s: ::в
8u::вfса= о f-o \о :.: t; =::8'
=Co Co I- ('tt :::f ccs I-I:t
&II Ia=CI) CI) :с c..::s CI' t =0
Е CI) а: I:D со с: ,,"f-o CI) = :C la
('ttO=ot:{,-::S «1 о tJ:: с..с:> :с ""о
2Stg a:i :c «Iс..
C:
e:i u .. t:i. ><
U:I:
&,оь ъ= &.0
() o 1O О
t:{:J'OO 0О:.е t::f:J'
о ('1') О ca О
Ia t:{ r::tt:: Ia('l')
('tt 0>< со
5 g-o ::&::
t::f =:Е
Q.,o g О ..
= g .а CI' t::o..
=('1') =<1)
::В'" CI' t::f
lXI<1)g t::('tt ::в
=:.:: IXI
::1 .. (J ::s:E2 ::1
U c.. >.U
:.::g , '" >.0
:.::t::f<1) :.::0
('tt... со «1 соэС: ('tto
ca...t::t:{ COIXIU са::
':1:0: =0
t; О :.:t:{
1- f: 10 :С'
:zs ('I'):S:
Q. :С::В .. Q. с..
с: са ... е :в:: с:
::1 "':1:...8
C'i ::s ::е
о o
=с.. О о "::S =с..
:.:... :С= ::s :.: f-o
1XI ::s t::f::в-а::lg 1XI(1)
o::S::l 0f-o:c 0::s
:.: со t::u :'::('tt
0=0 0=8'1'-:0 0=
t:: t::f LC >< t:: О r::t t::t:{
6 о
U U
о >
aS O')t--
0II:t' ..
1.... 1'"
LC U e
"LC
се .. 00 ..
C'J О ...
>< е
:::G
r-- :::G
' о'>
:S: ::ItJ::
:С=СО
>< .. ъ
::8 >< а,НО
\OtJ:::J'CO
ccst::=c..
t::0:c
UC: со со
><:cU
IXI >< <1) o
::8::1;;01;0
(1):С 00
:S:f-otJ::::I ОО
S=u o
!2 Е со t::f
COCOS со
f-o ::е n . с..
О oz:.::I>.
\О cocof-o
со >< t.. :.:: со
c..=c..('I)c..
=<1)>.<1)
t::f се с.. с::
.. <1) t::f "" ::е
= с..о со <1)
:'::UC:::CE-
.
...
()
..
а;:
'8
I
::1
.,
i
!
.,
Q.
о:
Q
:.:
()
=
it
t-
с::а.
:а '8
::1
а::
:II!
Q.
с.5
Ъ
о
00
О
t:{
5
ЪQ
О.с
"':J'
(1)<1)
= с::
:СС,)
<1) <1)
t::fc;
:Ес:;:
со со
t::t::f
t
ь.
Q
U
::е
::1
о
LC
c:ag;
0:11:0
; 1Ii
Ocr tO
==...
и::в8
O ()
tO
:.:111
c::a. tO
tO!:;
5
<1) , , , , ,
coca coo
IXI с..... IXI с.. с::
o\OU
t:: 0 u!i=
= 8.::8 .с
U с:: с...= f-o ><
..; g<1)
,.1;1 (1) co t::=:c
::I S
с..:С с.. со О ::1
",:С 0""::1 <1)
::Io-e-= с..
<1) = U !S-=: <1) ><
::е ::f :с 0 '"'1. О с:: tJ::
:.:: со :с t::
<1)= c..E-.с a::IO
с.. f-o t:: с::
:сЕ- .."QJ<1)....
:с U = ..... t::f = ....
Qg >.s
-& = f-o ....= !2 :с
QJ:CCO,.l;lOCOtJ::
l:;:""'IXIc..:.::f-oО
<1) CO oOO°f-o
Е-- ::1 ('1) f-o U \о U
t:i':i..!.........
О 8;:;;:;:J'
<1) .........
с...... Е- U
О :Z::o
co g.
:.::
ce ce
g.=<1)
t::fl:;:><
=::а=>'
I:;:ceQt::f
= .сС'/')
:J' О
U <1) IXI
о с::
:a uCO
>.00 =
>. I <1)
::.: <1)<1)
cool:;:c..
"""о C'\J <1)
I0I-l 00 t::f :с
=
(1)°6с..
f-o =
:ССО 8::1
f-o":: ::e
('tt:C ::I о
:.:: <1) о ::1 ('1')
ОС:;: r--'"
:с
t:t эО: о о
Of-oОнt:{
l:;:u:=LCo:
О = а ('I') о
><I:;: O:C
о
U
LC>
а)0
oqo
I
01
t--
00
oqo ...
,
CO:C
е <1) о..
Q
<1)i:(
О')с::
0II:t''''''-'
:'
=с,)
:С=
==
С;с:;:
со
IXI
::в О .
:c t:{
:Сс..'
О \о ...
=0=
::f<1)
:'::с..о..
=с:<1)
с.. ::1
t:i""
о:.:::.::
f-o ><
::s:: с.. Э
:C<1)CQ
e:::{0
coo..
.c;.('I)::&::
.. I rc <1)
t::f >< ><
О О >.
с.. = t::f
О 1:;: с'/')
t::f:J'=0
О IXI
се....
со
:.:: :J' со
= <1):c
1:;: ;;о;;; с::
=с..
<1)С,)
t::f <1)
IXI g. ......
::1 =:cJ!:.
>. <1).::s::u
>.U t::f
Ъ :Е :Се
CO
, cQ::e
f-o ::1
::I::S
со LC t:: LC
=... О
t::f d' d'
I tJ::-=
00 со О
t;'" :с =
06(1):
IXI S
0::s2
Q.0t::3
t:: с.. с:: f-o
,.." "'с:;:
::IlXIcoo=t'-'L...
= О f-o с:: СО....
... g- ::S ...
........ >< ..
><co tJ::e><
::8::1 1:;:..... I
g-.ж g О C>..
t::..a..<1) t::f:c
--c;r 1:;: >< f-o
5U<1) ::800
:Cf-o:Сf-ot::t::f
::ВСО=:СО=
t::fc..t::<1) «1
Of-o=::1 t><:ac
a::I <1)ca=o
О c..1:I":':f-o
с.. ><<1).00
C::><::8c::.::s:::at::
=lXIglXlo
=:cf-o = "'"
:с u:s: <1) <1)=0
"",.с:с=!::!с..:с
CO S C::
C)1!2IX1=:C
IXI(1)>.'Ф
t::f::r ><:.::O!lit!
О =>.f-oс::;I'II;
с...... t:: t::f О :S:
= ('1) \о ::1 :с
со ОСОО<1)
g:'::!2 IX1 c..:c:c
.c '85:n
c.. о:с:а
С:: ::I f-o
=::а .... c..::I ......
1:;: се u <1) :СА
= Е-- IXI :с
Q) (1) .с;.
. .с :ЕЕ--
о <1) <1)...... f-o .......
::1 t::f :с :s с.. ::1
>.00 -=u '"'1. с:: U
>. I ;;о;;; <1) О a:s........
со f-o IXI .....
:':0 t:::co о:с........
o >< Оф с..(1)0
I0I-l 00 О :.::....... с:: t::....
-=: I
0=
tJ:: = а
со =
:с
f-o О ::е
о ...0
:с d't--
('ttl«
r:; f-o LC О
О :со :с
"v' <1) .. =
t:: о с..
о
U>
..q...
с')
0II:t'
I I
00 t--
...
<,,,,",,,,
е C..
C::
>.
[Тл.9
426
МатериаАЫ дАЯ арматуры постоянных .ма2нитов
9 3] А1атерuaлы для концентраторов маенuтноео потока
427
ТА роМ
2,5
2,0
1,5
1.0
н
,1 2 Ч. 5 8 'А см
{> I I I r I
20 40 60 80 А/см
fЗ I I I
С 200 400 500 800 А/см
Pi:C. 9 6. Кривая индук-
U;l.1 намаrничеННОСТII
сплава 27КХ.
J..to.H s '"" 2.38 Т л, Н е "1,28 NCM.
Тл
2,5
2,0
1,S
1,0
fJ,S
А О 2 ч G 8 А/см
б /; 20 " 5О' 8 A/ 11
Рис. 9-7. Кривые индукции на-
маrниченности поковок желе-
зокобалыовых сплавов.
, --- 49К2ФВМ. IJ.OМ s --2,38 Тл, Н с==
"1,0 А/см: 2 --- 49К2Ф, 5ОКФ,
J.LoMs --2,28 Тл, Н с ..2,0 NCM.
десятков маrнитно-мяrких сплавов на
железокобальтовой основе с содержани-
ем 25 49 % Со.
в СССР металлурrическими завода-
ми выпускается более десяти марок
маrнитно-мяrких железокобальтовых
сплавов. В их основе лежат два соста-
ва: сплав с 26,5 28,0% Со, леrирован-
ный 0,5 % Cr, и маrнитно изотропный вы-
сокопроницаемый сплав с 48 49,5% Со,
леrированный ванадием, пермендюр.
Содержание ванадия в пермендюре за-
висит от сортамента. Для изrотовления
поковок берется 1 ,3 1,7 % v. Слитки,
предназначенные в дальнейшем для хо-
лодной прокатки или волочения, содер-
жат несколько больше ванадия 1,7
2,0 % .
Сплавы MorYT выплавляться в ва-
куумной индукционнОЙ печи и иметь
улучшенный состав по примесям, в этом
случае в конце марки добавляются бук-
вы ВИ, например 49К2ФВИ.
Для маrнитопроводов, работающих
в переменных маrнитных полях повы-
шенной частоты, выпускается сплав супермендюр. Сплав выплавля-
ется в вакуумных ИНДУIlЦИОННЫХ печах на Шихтовых материалах бо-
лее BblcoKoro качества и выпускается только в виде ленты под мар-
кой 49К2ФА. Маrнитные сердечники из супермендюра должны под-
верrаться окончательной термической обработке в маrнитном Поле.
Сортамент выпускаемых железокобальтовых сплавов, режимы
окончательных термообработок и рекомендуемые области примене
ния представлены в табл. 9-28. Контроль маrнитных свойств железо
кобальтовых сплавов производится в зависимости от сортамента и
назначения. Нормируемые маrнитные свойства приведены в
табл. 9-29, а справочные данные о потерях на пермаrничивание....
в табл. 9-30. Некоторые физические свойства и линейные коэффи-
циенты расширения приведены в табл. 9-31 и 9-32. Типичные кривые
намаrничивания сплавов заводскоrо изrотовления показаны на
рис. 9-6 9-8.
Железокобальтовые сплавы, прошедшие ТМО, имеют высокую
проницаемость только в направлении маrнитной текстуры. Проницае-
мость достиrает максимума в поле (1,05+ 1,I)Н с . Если напряженность
ниже значения Н с маrнитная проницаемость низка (300 800). Же-
лезокобалыовые сплавы обладают хорошей пластичностью и при
необходимости позволяют производить холодную прокатку ленты
начиная с толщины 1,2 мм до 2 3 мкм без промежуточных терми-
ческих обработок. Коэрцитивная сила ленты сплава 49К2ФВИ в
толщине 3 5 мкм достиrает 2 3 А/см.
Редкозе.мельные .металлы
Тл
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
ром
А
r2
1 2
"
0,50 1 7,50 2 А/с.
Ферромаrнитными являются шесть редкоземельных металлов
(РЗМ): rадолиний, тербий, диспрозий, rольмий, эрбий и тулий. Все
они обладают намаrниченностью насыщения, превышающей при О К
намаrниченность насыщения железа и железокобальтовых сплавов
почти в 1,5 раза, но в Отличие от последних имеют низкие значения
температуры Кюри. Практически 'их удобно использовать при rлу-
боком охлаждении в комплекте со сверхпроводящими обмотками
(4,2 К) или rиперпроводящими обмотками (20 77 К), Т. е. в среде
жидкоrо rелия, водорода или азота.
Все РЗМ имеют плотно упакованную rексаrональную решетку.
Плотность, твердость и температура плавления возрастают с увели-
чением aToMHoro номера элемента от rадолиния до тулия.
Металлы химически активны, реаrируют с кислородом, водоро-
дом, азотом, rалоrенами, фосфором и пр. при относительно низких
температурах ( 3000C). Ввиду этоrо РЗМ и их сплавы обычно
плавят в вакууме в дуrовых печах на медной водоохлаждаемой
подине. При сплавлении РЗМ образуют ряд непрерывных твердых
растворов. rорячая деформация РЗМ и их сплавов требует обяза-
тельной защиты металла от окисления. Холодная деформация воз-
можна, но с небольшими обжатиями, порядка 1 О %. Твердость ме-
таллов в литом виде невысока: 50 70 Н в . РЗМ и их сплавы в хо-
лодном состоянии пластичны и леrко обрабатываются резанием.
Во всех РЗМ наблюдается' сильная анизотропия маrнитных
свойств. Направления леrкоrо намаrничивания у тербия, диспрозия
5
А
А О 'м
Б I I I I
О '5 10 1.5 20 А/см
Рис. 9 8. Кривые индукции на-
маrниченности ленты железо-
\ кобальтовых сплавов толщиной
0,1 мм.
1 --- сплав 49К2ФА, J..LoM s "2,32 Тл,
Не "0,20 А/см; 2 --- сплав 49К2ФВИ,
M! r.o2,30 Тл, Н с ..0,35 А/см.
428
MaTepи4Aы дАя apJllaTypbl nостояннш JШ2нuтов
[F.II.. 9
I 9-3} MaTepиaAы дАЯ концентраторов .lШ2НUТНО20 потока
429
т а б л и ц а 9-30
ПО.ll.Нble потери на nере.АШ2нuчивание жеАезокобалЬ108blX . сплавов
(для лабораторных образцов)
т а б л и ц а 9-29
Н op.AlupgeJ4ыe .Aul2Hu'J'Hые свойства же.лезок.оба.лЬТО8ЫХ сп.швов
:B I r е= и I Рет ламентируемые лараметры' Примечание
толщивз, мм
27КХ, ПОКОВКИ BI&> 1,75 ТЛ t В 1зо >2,05 Тл
1 класс 75----100
Листы Ot7 I B2 > 1,&0 Т л, В 110 >2,15 Тл
Листы 0.351 В,,>l ,во Тл. ВlI0>2,15 Тл,
р< 100 BT/Kr
Листы 0.21 В 26 >1 ,во Тл. В120>2,15 Т л,
р<80 BT/Kr
49К2Ф ПОКОВКИ В8,8> 1 ,50 Тл, 812.8> 1 ,70 Тл,
(50КФ)t В 20 >2,00 Тл, ВЗ0>2,05 Тл,
1 класс В40>2,10 Тл, В&0>2,20 Тл
Листы 0,2 JA.и>800, 8120>2,25 Тл Для теле-
фОННЫХ
мембран
ЛИСТЫ 0,2 л >60 . 1 (r-З , В120>2,25 Тл Для маrнито-
СТРИКUИОНЫХ
reHepaTopoB
ПОКОВКИ В8.8> 1 ,80 Тл, 812,8>1,90 Тл,
В 20 >2,0 Тл, В зо >2,05 Тл,
В40>2,10 Тл, Вr.o>2,20 Тл,
Нс< 1,60 А/см
Лента 0,2 В2&>2,20' Тл, Нс< 1,2 А/см, Для элект-
JA.max> 5500 или после Т МО: ричесКИХ
В 25 >2,20 Тл, Н с <0,80 А/см машин
Лента 0,1 В 25 :>2,20 Тл, Нс< 1,4 А/см,
JA.max>5500 или после ТМО;
82&>2,20 Тл, Нс<I,О А/см
Частота, Индукция,
rц т JI
Марка сплава и сортамент
271(Х,
6==0.2 мм
491(2ФВИ,
6==0,1 101
49J(2ФА,
6:-0, 1 мм
Потери на перемаrиичиваиие, BT/Kr
50 .
1,0
1,5
1,8
2,0
3,5
6,5
11 ,5
1 '2----1 , О
2 '0----1 , 8
2, 2,0
3'5......2'5
1 '0----0, 6
1,2----0'9
1 '4---- 1 , 2
2 '0----1 ,4
400
1,0
1 ,5
1,8
2,0
4 (}...... 30
80 60
1 оо ю
1(}"",,8
18----15
25 20
3(}"",,25
8----5
15 12
18 16
25----18
1000
1600 1,0 --- 70---50 : ----
1,5 --- 120----100 ----
1,8 ---- 150---130 ----
2,0 ---- 210----180 ----
2400 1,0 ---- 120----100 ----
1,5 --- 23()""",200 ----
1,8 ---- 270----240 ----
2,0 ...... 330----280 ----
49К2ФВИ,
11 класс
49К2ФА,
111 класс
I В4> 1,85 Т л, В 10 >2,05 Тл,
825>2,20 Тл, Н с <0,60 А/см
В 4> 1 ,85 Т л, 810 > 2 ,05 Т л ,
825>2,20 Тл, Нс<О,БО А/см
р 1,8/400< 39 Вт /Kr
8.>2,00 Тл, 810>2,10 Тл,
В 25 > 2 ,20 Т л, Н с< О ,30 А/см,
PI,8/400<25 BT/Kr;
Р 2 . 0 / 400 <30 BT/Kr
4800
Листы
O,2 0, 7
Лента
0,15----0,2
безТМО
Для сердеч-
НИКОВ сило-
ВЫХ транс-
форматоров
Лента
О , 1 ().......О , 15
после ТМО
I Индекс при В обозначает напряженность маrнитноrо поля в А/си.
1,0
1,5
1,8
2,0
1,0
1,5
1,8
2,.0
16(}......140
310----280
450----420
45----30
7(}......50
80----70
11 (}...... 90
25----18
45----35
65----55
80----60
270----240
51G----420
70()""",520
11 ()()..-.- 900
430
Материалы дАЯ арматуры постоянных a2HиT08
9-3]
MaTepиaAbt дАЯ f(()нценТрй7'Оров .ма2нuтноео потока
431
[ r А. 9
..... C'I
cf) o. CQ с":)
ф Q) u OOO OLt:)Lt:)OO Ф
:t: <or--oor--r-.;.oooo
со со
::::f ::::f
::s:: ,Q . CJ) =
t::: с:; Ct;J со L.') 00 ...... ...... ...... ...... t:::
'о ca!:: ...: ...... ...: I о O \о
со o&: C'lC'I C'lC'I со
Q q)
E--t E--t о
с:о
· "' :а
6.Q)= -с.; ФО ООО
0...Q). OOLt:) <.O""" t:
0 2 <O Lt:) .. 1'-.. <o I I I
Q)Q)g.Q)O CJ)Lt:)C't:)O'>Lt:)OLt:)iQ
8:;D"08:;:( ...... ...... C't')C't') :о
(т) u 2 с:о
<:>
b li t-.
Lt:) О О ,,()
ta c't') 1'- r--
<:> 00 Lt:) Lt:) 10 О I I I t:S
CD =:(..... cr;) I.t;) r-- \о
t:::S s.X
юое <:>
t <o<o
<::)
\.)
"' - e iQ.. OO e e iQ e e
:с =(';1
...8:;2 ...... ......C'I...... ......
q) ==с.; I I f I I I I I
о ::f (j ""
t-. C1.D:< """O iQ......o
,,() "'са ... .. .. .. .. ... ...
= 00............0......0...... ;:s
:1:
\Q . - 00
о О Q,
с I.t;) ;:s
D:U ca D:2 OOOO O............
О Cl.О==и
c'r) с::l: ::1: "" 0000 10 I I
(';1 ::1: D: < LQ СУ) сУ';> СУ) О cr;)
:х:: Q) 8:; 00 t:S
:';0 ("1') C'f';)0 Q,
с ......
<:>
D: (1,)
D:=8:; <:>
:S:=E--
с:о ::fQ) iQCJ) ......O'>OiQO :1:
t-. g - ......C":) C":) C't:)C't:) ::S
:a <I) ....... .........
):j
о =U:1 ;:s
с:о :S:
f."
r-- 00
i ...... ......
00 Lt:) LO U') 1"- .... ;:s
U. I'-ОО фLt:)еOClОО ::f'
02
=с.; ООО'>ОО......О/сЬ ::t
...""
О"" 1"-" 1"-" oo ai ai oo tC
ё ...... ...... -s.
€. .. CI')
0000 <:>
хее -a::s
са са :о
:(1%1
О. са I I I I '
(';18:; r-- o Q,
5 iQ
...
t:::S
Q,
....
1::
со U» :.;
1%1 OOOO '#.
са
8:; tLcUUUULt:)
с
u "*-O o о
1%1
(';1 е Lt:) О Lt:) CJ) н U U
... 0 C't:)C't:) 8
......
u O
Q iQ
r--
u
О
о
<::> c't:) CJ)
00
I .. ..
...... c't:)
<.=> ...... ......
о
о 00 ......
t.
I О c't')
<::> ...... ......
о
<::> Lt:) е
\D
I О c't:)
<::>
...... ......
L......
О
О oo
1Q
, O
о
...... ......
о
<::> ......
i
O
о ...... ......
о
о 00 c't:)
j O'>
......
о
о 10 ('1)
CII
с! CJ)
......
о
<::>
I ф
о ......
<"
са е
1%1
са C"-I
x e
(j C7)
r-- o
-ю
е
ф
Физuческие С80иства р ЭМ
Т а б л Ц а 9-33
, .х с,) Q)
= t О2 :Ь :a
U Q" Q)g.o u .. с
со О С I са <l)u со с.; саС,) Q)
Q" .. i = О 0.0 0.0 :s
= !:!: a. g;:1 - .. (j
t: со= '=' со саФ Q)
C1.Q) =c ::f CII С1.Ф CI. D"
., .,С:; .. = I Q)= Q)D: =
:а с 1%1 ос,) 8:;U(I) - Со. С 8:; ...
Q) ::Е са Q)Q)8:;:a I::{= = ::E ::EQ) =
t; Q)8:; 8:;0 1::{D"l%Iu :1: Q) О. Q)Q) CI.
(т) Е--с t:: s.i:x :s:gc ::t: E--::t
Gd 1350 7,87 30 2,66 +18 ---- ----
ТЬ 1356 8,25 33 3,27 ----55 ----43 16
Dy 1480 8,60 37 3,70 ----188 ----94 880
Но 1500 8,80 50 3,75 ----250 140 1440
Er 1500 9,10 42 3,42 ---- 250 188 1440
Tu 1545 9,33 ---- 2,72 ----222 213 1200
и rольмия лежат в базисной плоскости, у эрбия направлены под
yr лом к rексаrональной оси. В rадолинии положение осей леrкоrо
намаrничивания зависит от температуры. Напряженность поля Mar-
нитной кристаллической анизотропии
имеет порядок 107----108 кА/м, поэто-
му в полях 106 KNM насыщение до-
стиrается лишь в монокристалдах в
направлении леrкоrо намаrничивания.
Некоторые физические свойства Р3М
представлены в табл. 9-33 [9 21.
Кривые намаrничивания моно-
кристаллов rольмия и диспрозия в
направлении леrкоrо намаrничива-
ния, а также поликристаллов Р3М
при 4,2 К представлены на рис. 9-9,
там же для сравнения показаны кри-
вые намаrничивання железа и желе.
зокобальтовоrо сплава с 49 % Со.
Еще одной особенностью ферро-
маrнитных Р3М является то, что
почти у всех, за исключением rадо-
линия, существует температурная об-
ласть, в которой они ведут себя как
антиферромаrнетики. Точка Нееля 82
лежит выше точки Кюри 81. В тем-
пературной области между ними для
каждой температуры существует кри-
тическое поле Н кр , при котором ан-
:rиферромаrнитный порядок перехо-
дит «опрокидывается ---- в ферро-
о.
:>.
...
са
CI.
Q)
С
::Е
Q)
...
Q)
t;
са
1%1
О.
Q)
=
1%1
C.J
О
""
со
k
со"
:а
=
Q)
О.
О
""
О
1%1
О
t:
с.
Q)
...
...
=
Q)
:а
::f
=
i
о
:::t:
а
со
Q.
со
:::Е
""
<
:(
ъ.
::r:;
:t:
0.5
о
11
JOOO кА/м
1000
2000
Рис. 9-9. Кривые индукuии
намаrниченности редкозе..
мельных металлов.
1 --- монокристаллы вдоль оси
леrкоrо намаrничивания, Т..
==4,2К; 2 поликристаллические
обраЗI(Ы, Т"4,2 К; 3 поликри-
стаЛlIвчесКIre об,азцы.. Т..77 К.
432
Материалы д.ля арм.атуры постоянных .4UUHUTOB
r.л. 9
I 9-4]
Материалы д.ля терм.о.маенитных шунтов
433
маrнитный. На кривых намаrНИ:.Jивания в этом случае наблюдается
характерный излом. Таким образом, РЗМ можно использовать как
маrнитные элементы даже выше точки Кюри при условии прило-
.жения к ним маrнитиоrо поля выше критическоrо (рис. 9-9, кри-
вая намаrничивания поликристаллическоrо rольмия при 78 К).
.РЗМ имеют большие значения маrнитострикции 10 2 10--Э.
ЭТО почти на два порядка больше маrнитострикции насыщения же-
лезокобалыовых сплавов. Температура возникновения маrнитноrо
порядка в РЗМ низка, вследствие этоrо механические напряжения,
Рис. 9-10. Конструкция маrнитной си-
стемы с использованием постоянноrо
маrнита из сплава ЮНДК35Т5 и нако-
нечников из РЗМ ферромаrнетиков.
1 литой маrнит ЮНДКЗ5Т5; 2 переходная
часть из сплава 49К2Ф; 3 полю ные нако-
нечники из рзм.
Использование наконечников из диспрозия и rольмия и их
сплавов в комплекте со сверхпроводяlЦИМИ соленоидами позволяет
получить прираIЦение напряженности маrнитноrо поля 3000......
4000 кА/м при температуре 4,2 К. ,
Для работы при температурах Жидкоrо азота (77 К) наиболее
подходящим ферромаrнетиком является тербий и rадолиний. По
Данным В. П. Посядо, в постоянном маrните из ЮНДК35Т5БА с
составными наконечниками в ВИДе последовательно расположенных
стержней из пермендюра и насадки из монокристаллическоrо тер-
бия удается получать маrнитные поля до 3500 кА/м в зазоре 0,7 мм.
Монокристалл должен быть ориентирован таким образом, что-
бы ero ось леrкоrо намаrничивания была расположена по направ-
лению маrНитноrо поля в зазоре. -
На рис. 9-10 схематически изображен постоянный маrнит с со-
ставными полюсами, а в табл. 9-34 приведены сравнительные ре-
зультаты влияния материала наконечников на маrнитное поле в
зазоре этоrо постоянноrо маrнита при температуре 77 К. rеометри-
ческие размеры и форма наконечников одинаковые.
9-4. АТЕРИАЛЫ для ТЕР ОМАrнитных ШУНТОВ'
сопровождающие появления термострикции, не MorYT быть сняты.
Это приводит К тому, что РЗМ и их сплавы ниже температуры точ-
ки Кюри всеrда находятся в механически напряженном состоянии.
Поэтому даже в монокристаллических образцах в направлении леr-
Koro намаrничивания трудно получить высокую маrнитную прони-
цаемость.
Намаrничивание РЗМ в сильных полях порядка 1 О 000 кА/м вы-
зывает в них перераcnределение внутренних механич ских напряже-
ний и облеrчает последующие процессы намаrничивания в том Ж
направлении. Изменение оси намаrничиваиия сопровождается об-
ратным эффектом. Таким образом, намаrничивание Р3М в сильных
полях дает эффект, сходный с эффектом термомаrнитной обработки.
т а б л и ц а 9-34
Термомаrнитными называются маrнитно-мяrкие материалы,
обладающие сильной зависимостью маrнитной проницаемости от тем-
пературы. Основная область их применения (табл. 9-35) термо-
компенсаторы измерительных приборов, выполняемые в виде Mar-
цитных шунтов. При увеличении температуры маrнитная проницае-
мость шунта падает, ero ШУНТИРУЮIЦее действие ослабевает и
рабочий маrиитный поток возрастает. При этом компенсируется влия-
ние температуры на сопротивление измерительной обмотки, жест-
кость противодействующих пружин и маrнитную индукцию в ней-
трали постоянноrо маrнита. Для термокомпенсаторов необходимо,
чтобы термомаrнитные материалы обладали сильной: зависимостью
маrнитных свойств от температуры в климатическом диапазоне
температур ( 60...;-.+600C). Так как маrнитные своЙства всех фер-
ромаrнетиков существенно зависят от температуры лишь вблизи
точки Кюри, то для термокомпенсаторов оказываются приrодными
только материалы с низкой температурой точки Кюри. Основой для
термомаrнитных сплавов служит никель, обладающий по сравнению
С железом и кобальтом наиболее низкой температурой точки Кюри
(350оС) , но все же слишком высокой для целей температурной ком-
пенсации. Низкая температура точки Кюри у сплавов может быть
достиrнута введением немаrнитных присадок (например, 30% Си),
в результате чеrо образуется смешанная кристаллическая структура
и температура точки Кюри понижается до +50 0 С. ДруrоА способ
понижения температуры точки Кюри сос оит В использовании струк-
турных превращений системы Fe-Ni в необратимой области.
Сплавы Ni-Fe обладают большей маrнитной проницаемостью.
чем сплавы Ni-Cu, но очень чувствительны к изменению содержа-
иия никеля (изменение содержания никеля на 0,25% изменяет тем-
пературу точки Кюри на 100 С), а при охлаждении шунта до кри-
тической температуры возникает опасность внутриструктурных пре..
А1аенитное поле в центре зазора б постоянноео м.аенита
с 90-ерадусными коническим.и по.люсным.и наконечникам.и
hiатериал наконечника
Маrнитное поле в зазоре Н, кА/М
d==9 мм, 1,7 мм
d==4 мм. . 7 ....
ЮНДК35Т5БА
Пермендюр
Пе pMeHДIO р +монокристалл
rадолиния
Пермендюр+монокристалл
тербия
836
1632
1950
2388
1234
2269
2747
3543
ф
::r
==
t:;:
'"
f-4
434
(t)
о
(D
:о
:::!
!\)
о
cu
(t)
о
(t)
;:s
q)
c:::s
о
O
(,) .
Q)CQ
go
:s::(-o
()
::c:1Q
o.
I::;:
5
Материалы для арматуры постоянных маенитов
t
Q)
::Е
(-о
g.
о
U
:а а
E-o
=
cu
r:: с а.с ::s
ci et:) ::!!
==0
cuLC g
:а
::с..... cu
LC cu
. . <='1 ::с
"t cu
:.::: ..... о
g .= C"I cu
t::{ О -= =
О::С О -=
r::=::C O
оа=::с
:>< r:: о.. =
O=r::
E-03t::{
[Тл. 9
9-5]
Материалы для деталей
435
= О
o..t::{
Q
o
а.с
g+
::r
О
Е-о Е-о
О
вращений и связанноrо с этим необратимоrо ухудшения
термомаrнитных свойств. Для понижения критической температуры
в состав сплава вводят присадку хрома. Однако введение хрома
заметно понижает маrнитную проницаемостъ сплава.
Высокая чувствительность сплава Ni-Fe к содержанию никеля
требует cтporo выдерживать процесс плавки. Поэтому получение
данной температуры точки Кюри достнrается леrче при металлоке-
рамической технолоrии. Эти сплавы все же являются основным ма-
териалом для изrотовления термокомпенсаторов. Наибольшее
применение находит сплав Н3ВХ14 (компенсатор), обладающий кри-
тической температурой около 800C и хорошими технолоrиче-
скими свойствами, допускающими холодную обработку резанием и
штамповкой. Сплав Н33Юl (термал-
лой) обладает приблизительно таки-
ми же технолоrическими свойствами
и значительно большей маrнитной
проницаемостью, но применим толь-
ко в диапазоне положительных тем-
ператур, так как ero критическая
температура лежит вблизи ООС.
Сплавы Ni Cu, известные под
общим названием «кальмаллой , об-
ладают значительно меньшей Mar-
нитной проницаемостью и сильной
зависимостью маrнитных свойств от
термообработки. Оптимальный режим
термообработки HarpeB до 10000C
с выдержкой 5 1 О ч и последую-
щей закалкой. Шунты из кальмаллоя
применяют для компенсации темпе-
ратурной поrрешности измерительных
при боров в интервале темпратур от
20 дО 80 0 С. Кальмаллой состава
66,5% Ni, 30% Си, 22% Fe и близкой к нему по составу монель-ме-
талл марки НМЖМц28-2,5 1,5 имеют следующие термомаrнитные
параметры: маrнитная индукция в поле напряженностью Н == 5,9 кА/м
при температуре 25, 50 и 75 0 С составляет 8+25==0,065 Тл, 8+50===
===0,04 Тл и 8+75===0,02 Тл. О характере температурной зависимости
индукции в поле Н == 8 кА/м для кальмаллоя с 30% Си и термаллоя
с 30% Си можно судить по rрафику (рис. 9 11), из KOToporo следует,
что термомаrнитная характеристика кальмаллоя по сравнению с
характеристикой термаллоя обладает значительно большей степенью
непинейности.
;:Q а .
E-o
=
а.с а.с
. ...: et:)
= =
cu .... о cu
:а .....;.. et:) =s"
::с..... =
а.с::с
Е-о н C"I [
C'-I '--
a"': о
::с .= cu
t::{. 0=
о o ::с
3..... = ::с
"vf . о.. =
.......оо=с::
03
:а='=' ::а'а.>
Е-о ::с = Е-о==
3-=
r:: = C:: o
. ::C
a.c);q =
et:) C'I О t::
."" О t::{
cu ..... 1 о 1 о LQ cu q
:а et:) а.с :а C'-I
:с LC ..... ...: C'-I ::с 1 =
CO'Ol:t' 1 l::c o""
f-o о -= cu Е-о ....
gog .....
о .....::с..... cu о о о
::с ,= = :с::С -= о а.с
t::{ о -= а'= t::{ о <='1 et:)
o::c°t::°E-оо::С
t:: :::: ::с о ::: :с t:: =.= cu
OS=E-o=cuos o cu
:>< t:: о.. о. r:::>< t:: ::с ::с
O= = 0:1:(1)
E-о3Е-о3::с E-oo..
са 11 + са 11 + u + 11 ь. о
tJ:О t::=C'-I O LC = cat::{
= C'-I Е--о C'-I = C'-I = et:) et:) ..... eI) Е-о о..
::::r 11 == -= о ::::r I 0..0 11 -= о + fl) о
:.::: о.. О ::s::: СО О CQ o..E-o
>...... С 11 >. 11 11 ..... t:: " 1 I
t::{ о = <:) t::{..... t:: Е--о = <:)
=r:f+:C + s Е--о :с + Q) f-o
0......'-- ..= += '-- + Е-о о
t:: Е--о CQ 0........ CQ о.. ..... CQ CQ r:: =
O 1 "'t:: t:: ); 1 L.......f-o
00 11 ....... ...... .... u о..
:C O t::{ :с о +t::{ =O
Е-о ........ <:) '" + f-o . 1 . ....... '" I ..... ::I: L..
......... 1 <о '''' .... ........ ....... '''' ..... а r-
.......... .. + t:: CQ ... ..... t:: C'-I С CQ t::
E::s::: cu t::Е C'-I Е--ооа.> E--о0 Q)о..
о....., о.. L... .... о.. + cu о.. Q)
00 Q)=......CO О 0.1)= LCt::'--С
"uc=o OO" "C= M g U
. (]) <:) ь .::::r . (]) <:) о "t on .::::r <='t q о f-o Ь
..... t:: + 00 C'-I :.::: о..... t:: COf C'-I с> eI) C'-I :.::: о о :::t:;' tCS:
g CQ 11 + g 11 + cxt + 11 g +
Q)
=
=
Q)
::r=
=(-0
:I:()
х=
Q)o.
(-оQ)
(-о
Q)
ca
ох
:1:
()
О
Q)
:s;
:1:
Q)
go
=
со')
=
8
=
IQ
О
:1:
()
О
tb
0..tJ:
:а;
Е-оа.>
=:Е
tJ:
3с.
С
cu
::а =
::с са
O
=Q,
'--о
E-o
>-
"'"
<(1)
.....
..
....
Z
et:)
et:)
.....
........
':S:
et:) о.. О
et:)<I)t:;:
x-t:..
tжi:с
=0=
::ас.
o.. со.
0=0>-
ro о..:.с: ro
c(I')
u >-Со
ca
= ..:
:a=
aE-o
ot:;:
Q) r::
Cof-ooЕ-о
Q)=Oca
f--t о.. '" О..
CUCO
Q, Е-о
I l' I
OO
'" о.. о..
:а = =(1)
о..о..ас::
0=
... саа.>
со >-:Е-о
(,J ==
1В><a
c:aQ
ca
Ol::;f-oa.
::.::(])O
о Е-о '" Е-о
= :C
0..0..0..=
o.
МОО>'
=a.:.:::E-о
а
1-4
U
(1)
.....u..
аОО
....
Z
00
.. .........: .ь
.... u <r: t::
ZLC'OI:t'co
et:) ..... t
et:)(Oc O =
I I 1 I
..... l.Q Ф cu
et:) а.с а с u..
::i:
..... O..
:><;:::0
oo:::EE-о
et:)oco
Х -=.. u
Q
ф
:><
::r:
а.
>.><
E-оСО
СОС::
o..
t::{ u
t:: ClJ Q
:;.; Со о
<l)t::o
Е--о .....
са+
'+0
'+O.
80
ОС,
о
Рис. 9-11. Характеристики
термомаrнитных мате.
риалов.
=
=
'--
::aQ,
о..а.>
О::С
Е-о(7)
со О
ис.
::CE-О
(]) :.:::
СС)
C::
0(7)
:.::: са
00
:.:::
0..=
(])=s"
f--t
tr'
U
.
,
... ...Q
1-4.... 1:;:
UZ
......Е-оQ)
..... иO
1 11:1:
Оа.с(1)
u..
9-5. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СПЛОШНЫХ ДЕТАЛЕЙ
С МАrниТнЫМИ и НЕМАrнитнЫМИ УЧАСТКАМИ
f6
Если маrнитная система состоит из звездообразноrо маrнита,
запрессованноrо в стальное кольцо, то необходимо, чтобы участки
кольца, сопряrаемые с маrнитом и выполняющие роль полюсных
наконечников, были маrнитными, а участки между полюсами не-
436
со
t'W:)
.
ф
=
=
t:;
'о
C'CS
....
С:О
t..
.
о
С:О:::!
ci'E
::S
\со
\C::S
O
(\)
:::t::s
c:::s
;JO
CUI::S
(\')
::s I::S
C:::S
O
:::t::.;
:::!
с:о" ::s
t..
<s
(.J
. Материалы для арматуры постоянных .ма2ниТО8
=
111
u
111
со
.
со
a:s
:1:
I:J'
О
со
t::
Аа:!
tt::
со .
:t:
a:s
I'Q
..
U
е::
О
I'Q
U
=
::(
u
".
=
:1:
«1
I O
:1: О .
и=
ОА=
=r:;"
r «I
O..iE
u
. Q) ,
g
OJj:l: .
Б
0..»=
:1:
a:!
8,CJ't::
t::
..
III
8;.... .
g =a:s
е>=Со=!::
CoCJ' aJ
t:: &. а. iE .r;
с:С:
111:: , :1
a:saJ .......
i5 :1Q)<
lIIi 3::(
E=иC:
«1 &. I'Q "
с: :х::
o:
a:s «I
I:J'O
g;;'g
!=
IO
=
::( .
и.
Q)jIQ
I:J'а:!
;t
8
. ... .. =
t :
;=:1.
:!I с::> ('1) :.::
f-t+Q)(-о
C'CSlCo.
\О (-оОQ)
[о О о. C'CS
\О 11 t:: 3
0 u Q) :lI
t:: -= са
О Q)OO
3= 'Ot::
00.C'CS =
o.t::==cJ:'::
о t::{
..... = C'CS
о: о. (-о U
ut::OO
Jg
СНО
......
......
о
1
о
м
о
о
,
о
lC
C\I
О
О
1'-
J
tl5
IC'I
11':) ..
О.......
......
U'
C'CSo C'CS
:':::0 ::2 =
r:: о o.::f
C'CS0Cf> C'CS
:.::: I ('1)
C'CS o = :1:
('I')or::t:;
r--=
.. с" ..
U ....
11':) ('1) z
.. .. tt:I U
о...... C'I ('1)
c1alll
c;r:;;C'lci
:I:'t::
o.>-
t::C'CSr::
. .. :.::
I1':)cC'CS:1.
==
::I: =
(r) ?Jё::
""" o.
0.==(-0
C'CS=\OQ)
::e= :
.Q u:ll
t:; (-o('l)
C'CS o.:s: ::3
(-оQ)::са
U t::{ Q) Q)
8t=
:.::
Q)
О
(-о
tt
О
::
=
О
.=
('1)
О
О.
О.
О
са
са
:lI-
(-о
C'CS
\о
О.
\о
О
tJ:
O.Q
r::(-o
t:u
О
::е
10
00
O
.....
.....
1'-
1
J
о
м
I
о
о
11':)
I
о
11':)
о
!
с::>
1'-
8
с::>
......
11':)
lC
о
11':)
'
lC ..
О........
......
It:'I IC\I
...:
...... ......
cv
:Е
О
o:
; ::E
t::{ :2 О. ОАО
:.::
О ar ('1) c'u :.::
><: :co.
u ..
CZ""
" anu
C::> C'I('I)
10"'11
v t:'I
с::>
[Т А. 9
.: 9 51
ф+мО:>-
са о О:
>- 11 са == 2
cv .... О cv
== =tJ'
(-0('1) an
:1. =: cv О "C'I
Q. tJ: О. Q) :Z::
QJ t:: :: о. ,.,..
t:: О >- ')
-.. :.::: >< =
:.:::0:0 :.::
roUu ,.QQ.
::(-0 (-оC'CS
)!
a.caU.li:.::=
t: = о (-о -= t:;
ff
r::... :.::: u u
м
C'-I
м
......
.....
lC
о
1'-
C'I
о
о
00
ос)
Q
ос)
.....
.....
tt:I
О
.....
.....
О
f-tО
oca
C'CSC'CSca >е
:.:: :I:
i
8 . ..
.....
6 0: C'CS
>< :I: =
::f= о
oiO: OQ)
:E ""' OO
:: о. C'CS ....
O-=tО::О
-e-
u ..
11':) с
M ""
OO')U
1.....0
l .......
.. .....
о
28 64
МатериаАЫ дАЯ детаАей
· lC
tC\l
C'CS::I:
сат
:lI
(-о.Q
C'CSt:;
\О'"
C'CS(-o
0.С,)
'\0
o
:r'
Q) ..
:E
О»
E--с Х
tJ:
u
.....
.....
C\I
М
о
lC
о')
о
с7)
.....
.....
о
о
00
.....
J
о
о')
Lt)
.....
м
.....
.....
О
О
, ,6 Ш
C'CS о r:: о (-о
t:1 (-о >< со C'CS
t:;0. 0*
'g
0.::f0 = Ш:I:
О 11':) -=t =:
::z:: OOO
t:; ::r;'
... ::1
U .....: U
1'- I С (/)
.. ос" 11':) 11':)
о 11':) < .. ..
I -11':) ..... .....
gs iJJ
.. .. ..
о ..........
u:) :i:
>< О
::I:=
.Q (t) ('1) .Q
(-о ОС:::
u о. C'CS
0=0.(-0
t:;Ou
cvC'CS::':::,::
C'CS(-o C'CS
са U ..:.::
:lI (-о........
(-о >- cv
C'CS CVC'CS
\O o.:.::
..,;C'CSO:C
[Q)(-оО........
:r'U(-оlC
'о иC'l
о Q)Q) 6::I:
::I: :: (r)
....
z
"#.
lC
C\I
u
:s:
с=:
c'u
(-о
U
»
::r
a.f
3
::3
са
(-о
u
.=
О
са
U
==
r:: О:
C'U=
::е ::r
o.
0('1)
::z::
..с::
U ..
со 11':) 1 z U ....
... "11':)
о 11':) ..11':)
1 1 ...... .. ..
.....ММ
11':) lC .....
o
66=
o.t:;=f-t
;;
:'::C'CSC'CS
= ('1) 0.С,)
u cv \О (-о
f-o (-о О. О <:)
cvcv= C'CS
C'CSQ)0. 3
са са :lI
:lI C'CS са
'; .:s:g
"" ::0
Q)a..::o
::ot::{::
"" со.с
О 6» с=: с=:
3 00=
(-о><и
10
00
о о
LC .....
.....
10
00
001'-
....
.....
м
.....
О
t::(
I C'CS .
'-=t:.:::cv
C'U0....::r
O
t:;o r::cv
><& $
о. . С
0 tJ:
::Z:: ::f C'U =
::с
.. с:: ....
u:e: .':u
oz
.. .. C'I .....
000.....1
I I ,
.......11':)..00.....
ОМ
437
м
о
о
.....
О
О
tr;)
.....
11':)
.....
О
t:f
с:з (-о
°u cv
8
g-о: Зса
::I: а :.:::
UC::
со ..:б
I'-ZO')
с) ..
100').....
. t 1 1
.....М со "
.. А .....
О О
438
,
0\
f=!
cu
;:s
о
Материалы. для арматуры. постоянных жаенитов
11:
11:
""
U
11:
о-
са
о-
са
Х
=
cr
О
о-
С
,Qca
tt::
с. .
Q)I:Q
::t:
са
I:Q
""
U
ecs::
О
I:Q
U
Q)
=
::(
U
Q)
:r
:1:
=
СО
Q)
, о
=8 .
и=
OJl:l:
=8:;"
rQ)ca
о..:.:
U
. Q) .
g
ОJl= .
=8:;::!:Q)
5 »
:1:
8:;"
Q)UCO
t:(Q)t::
t::
..
11:
8:;tи=
Q)oca ca
1::(=c.Q)C
8.g:l::':
t:: с. с.
се..
::1."::E
= СО ::t: ..........
.. ::f «
:I: ::(
;5 o
g.:I:"
са
.
ca
::(cr
UlI:ca
;o-
II:H
:I
:I=
E-o:l:
:.:0
U .
.
cr.a
.=
:s:
><и
6=
I::I!:I
:&Q)
O
U::::
:E
Q)r:;:o.
O ::
3><Q)c.
:25 ::0
I:Q= =
О ..>.
1::==0
==в
Q); 5
:r: o:s:
o.r:::.:::
Lf:)
...-4
О
r:::{
1:::: e:;Q)
.. о ==
Q)O:':::CC::
:Ее:;о
О о..:!:
о><=а::
fo-t а::
c.5d'....
zuO..>
d' 1'--.....-4 о) ..... , е:
I 0...-4...-4 ...
. I , J. Lt:)..
...-4.. .. ...-4 О f-t
QQ
::.::'
сос.
::.::0
::.::
<1>
0:<1>
IO
<1>:&:':::
со a:s::
I:Q .. О
:2s Lt:)
t-o U
co:r: ·
'" '" О
со "() ;
c.,QO
"'r::
ОС\3 0
to.
CI':)
о
с>
C'I
...-4
с)
с>
tt:I
....
О
r:::{
Q)
О
fo-t
.. ..u d'
u с...... ....
(O.. Z .. Z
JLt:) crli
tt:I f I th Lt:) t--.
.. O) ..
с ...-4 .. О
о.....
[r А. 9
9-5]
Материалы для деталей
439
а)
.6)
- ....
. . -...
:. . .
. .'
д)
2)
.е)
ж)
Рис. 9-12. При меры соединений постоянных маrНИТ08 с маrнитной
и механической арматурой.
t1.
а заливка маrнита на вал из жаропрочной стали; 6 заливка алюминиевой
рубашки на звездообразный маrнит с последующей расточкой отверстия и на-
садкой на вал; 8 заливка алюминиевой рубашки на два звездообразных:
маrнита, укрепленных на трубчатой втулке с посадкой на вал: i! запрессов
ка маrнитов и полюсных наконечников в трубчатый корпус из не\'lаrнитноrо
материала; д креПЛСllие полюсных наконечников путем заливки нх: алюми-
ниевой рубашкой, одновременно выполняющей роль беличьей клетки; е за-
прессовка маrнита в стальное кольцо, сваренное из маrнитных н немаrнитных:
участков; ж запрессовка маrнита в сплошное КОJlЬЦО из стали Х18Н9Т с He
wаrннтными участками; З заливка маrнита на стержень; и заливка Mar-
нита на В1'улку с последующи 1И сверлением и нарезкой отверстия.
Q)
о
=
JI
8:;
СО
..
О
.
28.
440
MaTepUaAbl дАЯ apMarypbl пОСТОЯ/:lНЫХ жинитов
[ r А. 9
I 9..6]
МатерuaЛbl для механической арматуры
441
9-6. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЯ АРМАТУРЫ
динение постоянноrо маrнита с маrнитной арматурой производят
склеиванием, сваркой, запрессовкой, паянием и заливкой леrкоплав-
кими сплавами, а у металлокерамических маrнитов . и спеканием.
Соединение ПОСТОЯННОrо маrнита с механической арматурой произ-
водят в основном заформовкой и запрессовкой валов и крепежных
деталей в тело маrнита, а также склеиванием.
Соединение маrнитов с полюсными наконечниками производят
способами, приведенными в табл. 9-37 и на рис. 9 12.
Соединение .маенита с механической арматурой. Для соединения
маrнита с арматурой или для укрепления ero на валу втулки стерж-
ни из жароупорной немаrнитной стали устанавливают в литейные
формы и на них заливают маrнит. Заливаемая деталь должна иметь
форму, препятствующую ее проворачиванию в' теле маrнита и CMe
щению вдоль оси. Во втулках высверливают и нарезают крепежные
отверстия, а стержни используют как крепежные болты. При мене-
ние стержней предпочтительнее, так l<aK при проtIих равных усло-
виях диаметр стержня меньше диаметра втулки. Диаметр втулок,
валов и отверстиЙ во избежание трещин не должен превышать 20
30% диаметра маrнита. Втулки и стержни, заливаемые в маrниты
малых размеров, MorYT быть из бронзы, так как тепла, содержаще-
rося в отливке, недостаточно, чтобы расплавить втулку. Бронза не
должна содержать цинк во избежание ero испарения и выбрасыва-
ния металла из формы.
Паяние маrнитов, в том числе металлокерамических, произво-
дится в основном С помощью ультразвука. Для паяния применяют
мяrкие припои: авиа, ПОЦ90, ПОИ75. с температурой плавления со-
ответственно 210, 230, 150 0 С. Особое внимание следует уделять ка-
честву подrотовки поверхности перед паянием.
Склеивание арматуры с маенитами. При склеивании особое вни-
мание нужно уделять выбору клеев с тем, чтобы последние не из-
меняли электромаrнитные пара метры систем (маrнитную проницае-
мость, добротность, потери и др.). Клеевые соединения должны быть
стойки к воздействию влаrи, механических наrруз<?к (вибраций,
ударов), низкой н повышенной температуры. Одним из основных
условий получения качественнorо клеевоrо соединения является ка-
чество подrотовки поверхности под склеивание.
Для склеивания литых и металлокерамических маrвитов можно
применять следующие клеи:
1. Эпоксидный пластифицированный клей (эпоксидная смола
ЭД-5 100 массовых частей (м. ч.), эпоксидная смола дэr-l....
20 м. Ч., полиэтилен ---- 20 м. ч., полиамин ---- 20 м. ч.)]. Режим поли-
меризации: выдержка в течение 25 мин при температуре 20j:5°C
Или в течение 2 мин при температуре l00 0 С. Клей применяется для
узлов, работающих без воздействия влаrи и больших механнческих
н'аrрузок.
- 2. Клей марки К -400 на эпоксидно-полиамидно-кремнийорrани-
ческой основе (смола T-III 100 м. Ч., полиамидная смола л-20....
40 м. Ч., нитрид бора ---- 60 м. ч.). Режим полимеризацин: выдержка
в течение 4 мин при температуре 80 0 С.' Клей применяется при р.
боте узлов в жестких мехаНJlческих и климатических условиях
(длительное воздействие влажноrо воздуха, MopcKoro тумана,
rрибков) .
маrнитными. Такую конструкцию имеют, например, роторы маrни-
тоиндукционных reHepaTopoB (рис. 9-12).
Кольца для звездообразных маrнитов можно изrотовлять со-
ставными, сваривая их из участков маrнитной и немаrнитной стали
(с предварительной шлифовкой сопряrаемых участков.) При
этом для участков, сопряrаемых с маrнитом, можно использовать
технически чистое железо, а Д,,1Я промежуточных участков ---- любую
немаrнитную сталь (табл. 9-36).
Эти же кольца можно изrотовлять и сплошными, выполняя их
из стали, моrущей необратимо терять свои маrнитные свойства при
опредепенны условиях. Т акоА способ изrотовления дает более
прочные кольца. Для изrотовления сплошных колец можно приме-
нять хромоникелевую сталь марки Х18Н9Т (ЭЯТ1). Эта сталь от-
носится к типу аустенитных сталей. Она жаропрочна, окалиностой-
Ка коррозионно-стойка, обладает высокой пластичностью и хорошей
св риваемостью. Состав стали (17----19% Cr, 8----9% Ni, 1----2% Мп,
0,5----0,7% Ti, меньше 0,12% С) обусловливает практическую неус-
тойчивость аустенита, приводящую в процессе металлурrическоrо
изrотовления к выделению некоторых маrнитных фаз (мартенсит,
феррит). Полную немаrнитность (с необратимой потер й маrнитных
свойств) сталь получает только после специальной термической
обработки, заключающейся в HarpeBe до 1 050 11 ооос с последую-
щим быстрым охлаждением. Это свойство стали используют ПрlJ
изrотовлении колец для звездообразных маrнитов. После запрессов-
ки кольца участок между полюсами наrревают токами высокой час-
тоты до температуры 1 050 11 ОООС, после чеrо они становятся Не-
маrНlIТНЫМИ.
Сталь Х18Н9Т можно использовать во всех случаях, KorAa в
цельных деталях маrнитной арматуры необходимо и еть немаrнит-
ные и маrнитно-мяrкие участки.
Механическая арматура, Т. е. различные узлы и детали., служа-
щие для монтажа маrнитных систем (валы маrнитных роторов, раз-
личные крепежные детали), не должна изменять характеристик ра-
бочеrо поля и поля рассеяния маrнитных систем. С этой целью она
должна изrотовляться из немаrнитных материалов.
Этими материалами являются немаrнитные стали и различные
немаrнитные цветные металлы и сплавы (бронза, латупь). ,
Если соединение маrнита с механической арматурой ПРОИЗ8().
дится методом заливки сплава на арматуру, необходимо применя!ь
.жароупорную немаrнитную сталь (для крупных маrнитов) ,или
цветные немаrнитные сплавы, обладающие высокой теплостойкостью
(для малых маrпитов).
Различают следующие виды соединений арматуры с маrнитами:
заливка маrнита на вал, бол , rнездо и т. д.; заливка леrкоплавки-
ми сплавами типа силумин; запрессовка; заформовка маrнита в
пластмассу (в том числе в эпоксидную смолу); сварка; паяние;
склеивание; спекание (для металлокерамических маrнитов).
Способ соединения зависит в основном от вида арматуры. Сое-
442
.....
м
ф
::1
::
\о
с-;:
Маrершиы дАЛ apAlargpbt поС10ЯlUUJlX AUUxuroB
D:
==
==
Q>
==
Q>
:1
==
о.
t:
<J
aOI
t;
В
tj
:3
:t:
О
:3
:с;
а
о
s::
.
..' ..
=O
= 0.0
t:":S
C: :!!
31a>
:с=:!!
I
и
=
crЁi
&8
t:::<J
с\:)
о
f.,.
:::s
I'U
:::s
:::s
о
D::
=
=
t;
1:1:1
О
с..
сп
==
11:
8
=
=
'о
О
<J
О
:а
\о
<:)
<.,)
()
t:
D:
!5
ер
=
8
<J
'8
<J
О
t:
U
2
=
::S:
:3
:s
giD ca
f-e00
(j Q.:C
OO
О 'о -е-
tQ::S:QJ:=
('/)Q.C::::s:
5t:: :з
Q.
t: Q)':S
>< ><
c..:=
QJ..... ::.::
О .. u
tQ tQ
0E-00::s:
(j:s:::'::Co
(j СОЖ f-e
::r::.::
:;:::i1tQJ
(I)::rC::
::S:u'"
CI)
::s:
::.::
u
::J'"
:=
со
f-o
::.::
CI)
с::
(t)
I
f-e
иЕ-о
Е-о
>-
tQ
О
о::
:(
О
(j
:25
са
CI)
!Е
о
E--t
I >-
t;o.
>.0
:s:-e-
s
:I:>.
::r:c
Cl)a::s:
:СС)
Of-e
::':::s:
:С::
Cl)tQ
::аf-o
::с Я
u
QtQ
С::=
O
t:ca
=
I
"'"
=
О
:с
.а
u
Ъ
Q.Ll')
С\3с.о
I
O
с.ап
сап
f-e0
::S:
:СЕ-о
""'s
:;:cn
CI)
о.
с\3
=::S:
::.::
::S:
f-e:С
:s:tI"
=
;0
:I
:с
;:25
:s:=
я
("/")t=:
О
t::
I
О
со
t::
О
(j
::.::
о.
со)
0:1
Q.CI)
f-e::S:
::С::с
Cl)1V
С::с::
(f}tQ
::
Е-о
2
:с
О
><
0=
0.=
Е-о3
(jCl:S
><
=
::.::
u
CI)
a.::J'
0=
Е-о со
O
с::
(7)
O
C::
QJ
Co;>l;:S;
с8.
ь::
ь::
:с
со
U
6
(j ::с =
E-o><
$g.
('/)""'
::;с:
f-eCl)Q)
g::C:lS
:::
==
0.« "'"
: g
(jE-оt::i'Zi
::s: О >-
О =:u-e-
::1"'" ==
.a "С::
с:: ::i1 * :::!
О Х;;;:;I
со ::S:
tt
.ь
ос::
O
t
cn
('/)
Е-о
=
::.:: ::с
="'"
O O
Cl)oc::
0.""'0
g::.::
("/")
Q.:=
[FA.9
9 6]
:lS
Q.
О
::S:
а.
с
ё>
::r
:S:
со
f-e
::С:
Q)
с::
(7)
Q)
2
=
:a
О:с
><::s:
S
=
f-o ::i1
a$Q)
с::=
Q)::'::
о.с.;
2
==
..о
с::
Q)
f-e
=
со
Q)
:S;
('/)
:s:
ап
о
о
'i
CI)
!Е
О
E--t
,
\:)
=
(j
::
::.::
:s:
=
::r
:=
О
::.::
со
==
CI)
2
::с
(j
g
с::
О
t:
I Q I
(j.......tQ
»
...:a
= O
E
::fQ)
:S C::
::u
:s: tQ
::i1tQ=
E-o('/),-!
fooЯь::о
ucoJ:;::Q
с:: >- с:
E-оtQ::i1 u
g о.:;!;
O:=
!Ef-e-e-::.::
s:
:а
::с
"'"
:s
=-:0
::.::"'"
=0
=СО
::r О
4)::'::
;
::.::::f
«!
:с
::х:
:s::
::.::
tQ
=
с::
00
Q)
2=
::C::.::
U3N\
g
с:: \о с::
О>-с
t:: С. (j
Материалы для механической арматур'"
gёD
t2.8.
O
0\0 ...
tQ::Cn
('/) 0.0
::С::(
О ::
о. ::J'
= t
::r
:2s (j
Q):g ..
Ос::cn
tQQ)O
ОЕ-о=
ихо
0.-&
Q)CI)
..с:.::ес::
('/)Q)
:S:E-o
1:
апо
о .....
00
ь::
о::
=
Q)
а.
U
"Е-о
Q
tQ»
o.
=
с:;!;
co
f-e
==::.::
:C::S:
""'с::
:s:
:s
.af-e
f-e0::
и
О»
::С::
O
с,:=
Q).a
tQc::
O
t:f-o
:=
со
о::
о
::.::
о::
CI:S
t:
==
:с
Q)
:с
:s:
Q)
о
U
О I I
Cn('/)CI)
E-o:s:o.
8.=
oE-оtQ
tQ::'::o
('/)CI)co
:s:C:: 0
о'"
Q. \о
=><=
::ag.
:С><
CI);;2
О о.::х:
tQ .a
О \о с::
C)
Е-о
O=
..с:.с::о.
CI)CI)
::е ::е с::
I :
--:
00
Q)
!Е
О
E--t
6:iC>
t:: Е-о Е- D::
= C)
tS::C
o>'i=
жи ::S:
.. ::f
Q.o::::c
Q)Q)Q)(I)
C::c:::s:
o::'::tQCo
t: Q)
Q)::i1 ::!i
2 t:t:=
::i1c:: 0 C::
ut:g
tQf-etQо
::S:g:s:
«I:C
tQ:S:Е-о
U2 S
CoCl)as
::.::8tQ
:s:
:r::
со
со
=
CI)
u
Q)
=
:с
Q)
=
::
О
U:s
Q)
:i
о.
О
\о
::
о.
t::
Q)
2
=
,.Q
с::
Q)
Е-о
=
О.
::е
""с)
c::
CI)
о.
f :
Lt)
00
00
f-e
Q)
::r:
. . Q)
E-ot::f-e
OQ)
с:: О. с::
C
f-e:S:!Е
a::s:
C:: O
tQ::'::f-e
$
E-o::r=
иС)
=::С:=
o.Ooef
t::::.::OIQ
f-e
=
Е::,::и
СО f-o
Sg
»0::
=с::
о::
::S:
::с
QJ
:с
==
(1)
О
U
Q)
::с
::i1::.::
Q)::a
E-o
:S:
o.g.
a:I
443
'::s::
=СО
,"";:,с
СОО
I-
::1
!2'""
D:<O
0.=
4.11-
1-!2
оaol
'""
=
1-1:1:1
СО 1:{
0.0
'Ос::
о
=
=
а СО
t; :s
:са <-
C::
><>- о
1:{
Л
::t:
::t: co СО
=:; !s:
е;: е;: .:::
<00='""
t;;:,c
=Д
1C::;:,c:r:«I
(I..!-!- :
5
.z;;tr,""
4i >- СО D:
:= CO
4i=
;01;1:1:1=1:1:1
g.0
=
fI'1 :o.
= o
;
::а I-=
t;<Jз
t;t:: О .
g . o
2 U '"" CIII
"Ь х
.IC Q> D:
:S01l:<J
2'" 1:1:1 1-
=1..:
82 8Q
oQ Q> 31
I; " 3 ..,
t: 01Q :
Ua:{ <J
Q>UII:
:а 1:1:1 о :.с
go:
0.0 О
I-'"'...t;
4i 0
!iE .....0.
0=.....=
g.
gaol 5
.a1:l:l<J=
r:;I-СО=
0<J:rt;
rgc:
.. е :
о
CU<J
2j5
=1:1:1
444
МатериаАЬ4 дАЯ арАШТУРЬ4 постоянных JUUHUTOB
[r А. 9
9-7]
АЯОРфНble .шl2нитн.ш AUlтершиы
445
rаза, получение тонких аморфных пленок с ПОМQЩЬЮ техники на-
пыления или электролиза. Перечисленные методы позволяют полу-
чать аморфные сплавы в виде порошков, тонких пленок, проволоки
и ленты.
Аморфные материалы обладают повышенной твердостью, проч-
ностью, высокой коррозионной стойкостью. Эти качества обуслов-
лены отсутствием в аморфных сплавах таких слабых мест, как
rраницы зерен. Удельное сопротив.пение-
аморфных сплавов примерно в 3----5 раз В,rл
выше, чем. кристаллических, и прибли-
жается к значению у дельноrо сопротив-
ления расплавов. Температурный коэф-
фициент сопротивления примерно в 1 О
раз ниже и, что самое интересное, в оп-
ределенном иитервале температур может
иметь отрицательное значение. rраницей
температурной стабильности удельноrо
сопротивлеР.ия аморфных материалов яв-
ляется переход в кристаллическое сос-
тояние. В ферромаrнитных материалах
эта же температура часто соответствует
точке Кюри. Присутствие в ферромаrнит-
ных сплавах металлоидных элементов
снижает намаrниченность насыщения
аморфных сплавов. Аморфные ферромаr
нетики так же, как и кристаллические,
. имеют доменную структуру. Маrнито-
стрикция насыщения у аморфных ферро-
маrнетиков несколько выше t HOt так же
и в кристаллических сплавах, они имеют cocTaBbl t для которых Mar-
нитострикция равна нулю. Этим составам аморфных сплавов также
соответствуют минимальные значения коэрцитивной силы и макси-
мальные значения маrнитной проницаемости.
К настоящему времени ближе Bcero к практическому при менс-
нию находятся аморфные ВЫСОКОПРОНИЦаемые маrнитно-мяrкие
сплавы. Составы наиболее интересных сплавов и их физические
свойства приведены в табл. 9-38. Сплав 45НПР-А разработан в Ин-
ституте прецизионных сплавов ЦНИИЧМ и изrотавливается в виде
ленты толщиной 30 мкм И шириной 2 3 мм. По маrнитным СВОЙ-
CTJ3 M аморфный сплав 45НПР-А близок к высоконикелевым пер-
маллоям, но в отличие от них может использоваться при поставке
без термической обработки и допускает механическую обработ-
KY резку, штамповку, изrиб и т. д. без ухудшения маrнитных пара
метров. Дополнительной термомаrнитной обработкой аморфноrо
сплава 45НПР А можно в 2 3 раза понизить коэрцитивную силу и
повысить максимальную проницаемость. В слабых полях сплав
имеет прямоуrольную петлю rистерезиса (рис. 9-1 З). Прямоуrоль-
ная петля rистерезиса в сочетании с высоким удельным электриче-
ским сопротивлением позволяет считать этот сплав перспективным
для изrотовления маrнитных элементов памяти ЭВМ. В общем слу-
чае маrнитно-мяrкие аморфные ленты MorYT быть рекомендованы
для изrотовления из них сердечников миниатюрных высокочастот-
3. Клей марки БФ-4 (спиртовой раствор фенолформальдеrидиой
смoлы и пonивииилбутираля). Режим полимеризации: выдержка в
течение б мнн при температуре 20:t:5° С или 1 2 мин при темпера-
туре 6().-... 70 0 С. Клей прнменяется для узлов, работающих при ке-
значительных механических наrрузках в сухих отапливаемых по-
мещеНИЯL
Для получеиия надежноrо клеевоrо соединени',. необходимо
обеспеЧИTh толщину клеевоrо шва 0,1---0,2 мм, а также cTporo вы-
держивать режим полимернзации. Необходимо принимать меры
против возникновения внутренних напряжений, возникающих из-за
большой разиости температурных коэффициентов тепловоrо расши-
рения клеев и склеиваемых .аеталей. С этой целью после rорячеА
полимеризации следует вести медленное охлаждение изделий (20----
ЗООСjч) .
Сnек.ание яаzнитов с аряатурой. Метод металлокерамикн при-
roAeH для изrотовления маrнитов, армированных ПОЛЮСНЫМII нако-
нечниками, спеченными из маrнитно-мяrких материалов. Для этоrо
в пресс-форму, разделенную переrородками, засыпают порошок
мarнитно-твердой смеси, а в отделение для полюсных наконечни-
ков ---- порошок чистоrо железа и после удаления neperopoAoK 'прес-
суют заrотовку и затем спекают. Прочность на разрыв зоны соеди-
нения составляет 400 МПа.
9-7. АМОРФНЫЕ МАrНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аморфные маrнитные материалы [9-7] по структуре внутренне-
1'0 строения можно отнести к стеклообразным твердым телам. По-
этому их иноrда называют металлическими стеклами . На peHTre-
HorpaMMax аморфных веществ имеется только 'один интенсивный
пик, характерныА. для ближнеrо порядка. Аморфное состоян е ме-
таллических сплавов возникает при высоких скоростях охлаждении
расплавов, коrда зарождение и рост кристаллической фазы не ус-
певает происходить. Обычно это скорости 10' 10soC/c и выше.
Получение таких скоростей охлаждения возможно лишь в тонких
t .
слоях металлов, охлаждаемых на поверхностях, имеющих высокую
теплоемкость и теплопроводность. Возникновение аморфных фаз
принципиально возможно у всех металлов и сплавов. Однако прак':'
тически их леrче получить только из жидкотекучих расплавов мно-
rOKoMnoHeHTHblX сплавов, имеющих в твердом состоянии низкотем-
пературную линию эвтектики. Такие расплавы леrко переохлажда-
ются и критическая скорость образования аморфной фазы в них
невелика. Обычно выбранные композиции аморфных сплавов соответ..
ствуют формуле М80 Т20. Здесь М ---- один или несколько переходных
элементов, например железо, кобальт, никель, MapraHeu, rадолиниif;
т ---- металлоидные элементы ---- фосфор, сера, креМНИЙ t уrлерод, 'бор
н т. д. В качестве М часто берут составы хорошо известных спла-
вов, например составы мвrнитно-мяrкоrо сплава 50Н, 92К. Наибо-
лее персаектнвными способами получения аморфных сплавов
считают непрерывную разливку металла на быстровращающийся ба
рабан или в валки npoKaTHoro CTaHa t впрыск или распыление жид-
Koro металла в охлаждающую среду движущеАся жидкости или
O,J
0.2
0.1
0.1 9.2}1,А CI1
0.1
Q,2
Q,J
Рис. 9 13. Петля rистере-
зиса аморфной ленты
сплава 45НПР-А.
Толщина 30 мкм,
на 2.0 мм.
шири-
446
Материалы для арматуры постоянных Аса2нитов
[Тл.9
10 1]
Требования к измерительным установкам
447
Т а б л и ц а 9 38
Состав и физические свойства аморфных ма2НUТНО МЯ2КllХ сплавов
По видимому, MorYT найти практическое применение и высоко-
коэрцитивные аморфные порошки для изrотовления композиционных
маrнитно твердых материалов (это справедливо и для маrнитно мяr-
ких материалов). Друrим аспектом применения аморфноrо состоя
ния может явиться искусственное образование покрытия аморфной
структуры на хрупких маrнитно твердых сплавах типа ЮНДК или
RC0 5 . Такой аморфныЙ слоЙ можно создать обработкоi'i поверхности
rOToBoro маrнита сканирующим лучоы лазера. При достаточно BЫ
сокой мощности сфокусированноrо луча лазера происходит MrHo
венное оплавление и затвердевание поверхностноrо слоя материала.
Этот слой имеет толщину порядка 1 мкм И носит название слоя
Бэльби. Слой Бэльби имеет повышенную твердость, прочность, KOp
розионную стойкость Н может защищать материал от внешних le
ханических и химических воздействий.
Необычное сочетание маrнитных и физических свойств а lОрф
ных маrнитных материалов уже нашло практическое ПРllменеНlIе, и
в скором времени они займут надлежащее положение среди тра;щ-
ционных маrнитных материалов.
х
Темпе- М, Х
Состав или J.Lo М S' В,. Тл Нс' cil о
ратура ::1::
название сплава Кюри. ос Тл Ms А/м ЕО
......... <.)
:i Х X
Fе';ОРIЗС7 в состо- 0,60 0,42 8 130 135
янии поставки
580 1 ,42
После отжиrа при 1,30 0,95 1 ,8 180
t==330 0 С в поле
320 А/см
FrfjC072SisB15 в сос- 0,23 0.351 1 130 I 134
тоянии поставки
После отжиrа при 0,70 0,57 0,86 0,6 960
t== 1500 С в по.пе
Н==320 А/см
45НПР А в состоя-
нии поставки
I о, 751 о. 40 0,5 I 3
I 600
140
rЛАВА ДЕСЯТАЯ
ИСПЫТАНИЕ МАrнитно-
ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ПОСТОЯННЫХ МАrнитов,
ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА
ных трансформаторов, маrНиТНЫХ rоловок записи и воспроизведе-
ния, обладающих высокой коррозионной стойкостью и стойкостью
к абразивному износу. Из узких лент можно изrотавливать плете-
ные «металлические ткани:. и при менять их для маrнитноrо экра-
нирования в виде rибких оболочек, покрытых резиной или пласти-
ком. При необходимости можно производить фиксацию формы Mar-
нитноrо экрана пропиткой полимерными материалами.
Интенсивные исследования ведутся и в области аморфных Mar-
нитно твердых материалов. Быстрое охлаждение расплава системы
Fe Co V позволяет получить высококоэрцитивное состояние в спла
вах типа викаллой без предварительной холодной деформации с BЫ
сокой степенью обжатия. Коэрцитивная сила сплава с 14 % V после
отпуска достиrает 48 кА/м, а в сплаве с 20% V 68 кА/м. Это
самые высокие значения коэрцитивной силы, полученные на сплавах
этоrо типа без термомеханической обработки. Практический инте-
рес представляют и аморфные маrНИПIO твердые СП.1авы, получен-
ные на основе систем железо rадолиний, железо тербиЙ, ко-
бальт rадолиний, кобальт медь самариЙ. Эти сплавы в виде
тонких аморфных пленок имеют очень высокие значения коэрцитив-
ной силы (порядка 104 кА/м) в направлении, перпендикулярном
плоскости пленки, и MorYT применяться как материалы для термо-
маrнитной записи информации.
10-1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАJjИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К ИСПЫТУЕМЫМ ОБРАЗЦАМ
И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ УСТАНОВКАМ
Методы измерения статических маrнитных характеРИСТIIК образ-
цов литых маrнитов типов ЮНД и ЮНДК с коэрцитивной СИ.10Й
НеБ от 20 до 250 KAjM определяет rOCT 8.262 66. Он распространя
ется на литые, мета.'Iлокерамические и ферритовые материа.1Ы и не
распространяется на деформируемые сплавы типа викаллоЙ, куни-
фе, сплавы системы железо хром коба.1ЬТ, интерметаллические
соединения кобальта с РЗN\.
В настоящее время рабочими rруппами Международной элек-
тротехнической комиссии (МЭК) рассматриваются проекты между-
народных стандартов на испытания всех существующих маrнитно-
твердых материалов. Приведенные ниже требования к испытуемым
образцам маrнитно твердых материалов и YCTaHoBKa f, предназна-
ченным для определения кривых размаrничивания, составлены с
учетом рекомендаций МЭК.
Кривая размаrничивания маrнитно-твердоrо материала опреде-
ляется как часть предельной петли rистерезиса во втором квадран-
те, оrраниченная остаточной индукцией и коэрцитивной силой.
+48
и спытание мaaHиTH Tвe рдых J4aTe pua.A08
[r А. 10
10 1]
Требования к изме ритеАЬНЫ.м установка.м
449
. Кривая размаrничивания может быть построена по отдельным
точкам, определенным с помощью импульсно-индукционноrо «бал-
листическоrо метода, или непосредственно записана на какой-либо
установке в режиме медленно меняющеrося поля. Приведенная по-
rрешность результатов маrнитных измерений по намаrниченностн н
напряженности поля не должна превышать 3%.
Ввиду Toro что результаты маrнитныХ измерений зависят не
только от свойств маrнитно-твердоrо материала, но и от формы
испытуемоrо образца, ero размеров, а также от параметров HaMar-
ннчивающеrо устройства, наличия воздушных зазоров, то для полу-
чения стабильнwх результатов маrнитНых измерений необходимо
CTporo реrламентировать требования как к испытуемым образцам,
так и к намаrничивающим устройствам.
Образцы маrнитно твердых материалов, подrотовленные для
снятия кривых размаrничивания, должны иметь 'простую форму.
Обычно это кол5ца, тонкие стержни, цилиндрические бруски или
параллелепипеды. Поперечное сечение образца должно быть посто-
янным по всей дли-не. Такие поверхностные дефекты, как видимые
сколы rраней, допускаются лишь в том случае, коrда изменение
поперечноrо сечения в области дефекта не превышает 0,5 % площади
поперечноrо сечения образца. Для точных измерений желательно,
чтобы поверхность образца была шлифованной.
Форма и размеры образцов зависят от используемых намаrни-
чивающих устройств.
Кольцевые образцы, намаrничивающиеся по замкнутому конту-
ру, имеют «нулевой коэффициент размаrничивания и MorYT исполь-
зоваться для измерений маrниТНЫХ свойств материалов с коэрци-
тив"ой силой менее 10 кА/м. Обычно это выточенные из поковок
или штамповаlшые из холоднокатаноrо листа кольца, свернутая
в бунт тонкая проволока или лента с внешним диаметром 30 60 мм,
шириной и толщиной до 6 мм. Образец помещается в карк:ас из He
маrн'итноrо материала, на который наносится измерительная и на-
маrничивающая обмотки. Напряженность' маrнитноrо поля зависит
от количества витков намаrничивающей обмотки и редко превыша-
ет 30 кА/м. Напряженность намаrннчивающеrо поля определяют по
формуле
w1I
Н --------
1td '
(10-1)
щадь сечения измерительной обмотки, м 2 ; 50 площадь сечения
образца, м 2 .
Эту поправку можно вводить автоматически. Для этоrо на
идентичный пустой каркас наматывают измерительную и намаrни-
чивающую обмотки с тем же количеством витков, что и на каркас
с образцом. Намаrничивающие обмотки образца и пустоrо apKaca
соединяют последовательно, а измерительные встречно-последова-
тельно.
К преимуществам маrнитных измерений на кольцевых образцах
следует отнести «нулевой коэффициент размаrничивани , высокую
точность и воспроизводимость результатов на различных уста-
новках.
Кольцевые образцы используются для снятия маrнитных харак-
теристик маrнитно мяrких, полутвердых материалов и материалов,
идущих на изrотовление rистерезисных двиrателей.
Образцы в виде длинных стержней и проволоки с отноШение.м
длины к диа.метру более 10 можно измерять в «разомкнутой цепи,
при меняя в качестве намаrничивающеrо устройс а соленоид.
Ввиду Toro что максимальная напряженность в соленоиде с
естественным охлаждением обычно не превышает 100 кА/м, то в
нем производят измерения маrнитно-твердых образцов с коэрцитив-
ной силой до 30 KNM. Параметры намаrничивающеrо соленоида
типа СД-3 «баллистической установки БУ-3 завода «Точэлектро-'
прибор приведены ниже. Рабоtreе пространство: диаметр 50 мм,
длина 350 мм, номинальный рабочий ток соленоида до 12 А, соле-
ноид имеет три обмотки с постоянными k==O.64; 3,2 и 8,0 (кА/м)/А.
Напряженность маrнитноrо поля в соленоиде обычно рассчиты-
вают по формуле Н ==kI.
К недостаткам маrнитных измерений в соленоиде следует отне-
сти необходимость внесения поправки в значение напряженности
маrнитноrо поля на коэффициент размаrничивания образца. У разом-
кнутых образцов кривая намаrничивания и петля rистерезиса скаши-
ваются вправо и для достижения одноrо и Toro же. значения на..
маrниченности требуется б6лыная напряженность поля, чем для об-
разца замкнутой формы. Чтобы не вводить поправку, часто берут
образцы с очень большим отношением длины к диаметру 50 н 60- .
лее или применяют специальные методы непосредственноrо измере-
ния напряженности маrнитноrо поля на поверхности образца в об
ласти нанесения измерительной обмотки.
В соленоидах производят маrнитные измерения полутвердых ма-
териалов и материалов, идущих на изrотовление активной части ро-
торов rистерезисных двиrателей.
Образцы в виде цилиндров и nараллелеnuпедов с отно нием
длины к диаметру или к толщине менее 10 измеряют в электромаr-
J;lItTЦX. Этот вид измерений постоянных маrнитов универсален и наи
более распространен. Размеры максимальноrо поперечноrо сечения ис-
следуемых образцов и их длина зависят от reометрических размеров
рабочеrо пространства электромаrнита
d+ 1,21 < D; 2,51 < D,
rде Н напряженность поля, кА/м; Wt количество витков HaMar-
ничивающей обмотки; 1 ток намаrничивающей обмотки, кА; d....
средний диаметр кольцевоrо образца, м.
При расчете индукции намаrниченности образца необходимо
обязательно учитывать несоответствие площади сечения измери-
тельной обмотки и вносить соответствующую поправку по формуле
Ф f.1o H5i
f10 М == (10-2)
W2 8 0
r де 110М внутренняя индукция образца, Т л; ф.... маrнитныА поток
измерительной обмотки, Вб; Н напряженность маrнитноrо поля,
кА/м; W2 количество ви-rков измерительной обмо ки; 5, пло-
rAe d ---- максимально допустимый диаметр образца; 1---- длина образ-
ца или расстояние между полюсами электромаrнита;. D диаметр
450
и спытанuе .мa2HиTHO T8e рдых ,Мате риалов
[ r л. 10
"10-1]
т реБО8ания к uз.мерuтельны.м YCTaH08К/:Ut
451
или короткая сторона прямоуrольноrо наконечника электромаrнита.
, Торцевые поверхности испытуемых образцов должны быть пер-
пендикулярными оси образца и иметь шлифовку для установки ми-
Н1I ально возможноrо зазора между торцом образца и поверхностью
ПО.1юсноrо наконечника. Следует помнить, что отсутствие зазора да-
же при наличии блокирующеrо устройства полюсов приводит к силь-
ным сжимающим наrрузкам образца. В то же время наличие зазора
между торцом образца и полюсным наконечником вносит дополни-
тельную поrрешность в определение напряженности маrнитноrо поля.
Она оценивается по формуле
АН 2БВ
t
Н 110 IH
rде В индукция образца, Тл: Н напряженность маrнитноrо поля,
KAjM; б зазор между торцом образца и полюсным наконечни-
ком, м; 1 длина испытуемоrо образца, м.
Для определения значения максимальной удельной энерrии W max
С точностью 1 % относительный зазор 11 == б/l различных материалов
должен быть не более:
для сплавов типа ЮНДК
дЛЯ ферритов. . . . . . .
для материалов типа RСО Б .
(10-3)
7. Однородность маrнитноrо поля в рабочей зоне электромаrни-
та должна быть не хуже 1 % во всем диапазоне маrнитных изме-
рений.
В качестве датчиков намаrниченности рекомендуется применять
исключительно индукционные в виде обмоток, охватывающих обра-
зец. Измерительная обмотка должна наноситься в середине образца.
Для исключения наводок концы измерительной обмотки должны
быть тщательно перевиты и подсоединяться к нзмерительной аппа-
paType в зоне, свободной от воздействия маrнитноrо поля. Допуска-
ется использование скомпенсированных обмоток для непосредствен-
ной реrистрации значений намаrниченности материала образца М.
Реrистрирующим при бором может быть баллистический rальвано-
метр, веберметр или электронный веберметр. В случае использова-
ни'я электронноrо веберметра допускается подсоединение выхода
прибора на двух координатный потенциометр для автоматической
записи петли rистерезиса. В конечные результаты изменений HaMar-
ниченности должны быть обязательно внесены поправки на несоот-
ветствие площади сечения образца и площади сечения измеритель-
ной обмотки по (10-2).
В качестве датчиков напряженности маrнитноrо поля MorYT быть
использованы индукционные катушки или преобразователи Холла.
Они должны иметь малые размеры и помещаться непосредственно
у поверхности середины испытуемоrо образца.
Измерительная аппаратура должна обеспечивать относительную
ошибку измерений маrнитноrо потока образца и напряженности Mar-
нитноrо поля, в котором находится образец, не выше 2% верхних
пределов измерения соответствующих приборов.
Протокол маrНИТНЫХ испытаний должен содержать следующие
сведения:
1. Марка материала, форма и линейные размеры образца.
2. Тип намаrничивающеrо устройства установки: соленоид,
электромаrнит и т. д.
3. Кривая размаrничивания.
4. Кривые возврата.
5. Численное значение остаточной индукции ВТ'
6. Численное значение коэрцитивной силы по памаrниченности
НеМ.
7. Значения Bd, H d , W max .
В качестве примера ниже описываются конструкции электромаr-
нита и схем а 'установки, использованной для измерения маrнитных
свойств материалов постоянных маrнитов. (Разработка ИПС
ЦНИИЧМ [10-7].)
Электромаrнит имеет закрытую конструкцию (рис. 10-1). Ярмо
маrнита литое из железа-арм ко, состоит из двух половин: верхней 8
и нижней 1. Сбоку в ярме имеются рабочие окна размером 200Х
хзоо мм и Kpyr лае отверстие сверху диаметром 120 мм. Керны 3 из-
rотовлены в виде конусов с уrлом 840 при вершине. Наибольший
диаметр основания конуса 530 мм, наименьший 230 мм, длина----
170 мм. В керне выточены каналы диаметром 200 мм, в которых с
помощью ручноrо привода перемещаются. цилиндрические части кер-
нов 4. Их положение фиксируется контрrайкой 5, которая изrотов-
лена заодно с чехлом, защищающим резьбовую часть керна от слу.
0,00025
0,005
0,003
Обычно образцы с длиной 20 60 мм обеспечивают приведенную
поrрешность измерений не более 2 3 %. в тех случаях, Kor да тре-
буется проведение маrнитных измерений на коротких образцах, сле-
дует иметь в виду, что поrрешность измерений будет тем выше, чем
короче образец.
rOCT допускает минимальную длину образца 4 мм.
Намаrничивающий электромаrнит, используемый для маrнитных
измерений, должен отвечать следующим требованиям.
1. Ярмо электромаrнита должно быть симметричным и изrотов-
лен о из маrнитно-мяrкоrо материала.
2. Ось испытуемоrо образца должна совпадать с осью электро-
маrнита.
3. По крайней мере один из полюсов электромаrнита должен
передвиrаться для устранения воздушноrо зазора между образцом
и полюсными наконечниками.
4. Электромаrнит должен иметь блокировку полюсов с тем, что-
бы давление наконечников не передавалось на испытуемый образец.
5. Катушки электромаrнита должны быть расположены симм.ет-
рично относительно центра рабочеrо пространства и возможно бли-
же к полюсным наконечникам.
6. Максимальная напряженность маrнитноrо поля электромаrнп-
та должна быть достаточной для достижения предельной петли rи-
стерезиса. В общем случае она должна превышать значение коэрци-
тивной силы по намаrниченности материала более чем в 3 раза.
В тех случаях, коrда мощность обмоток электромаrнита недо-
статочна, допускается производить импульсное домаrничивание об-
разцов в электромаrните, используя специальные обмотки и питаю
щие их устройства.
452
н спытание Мй2нитно-твердых материаАО8
10 1]
Требования к измерительным установкам
453
[rA. 10
Основу схемы установки составляют аттестованные приборы
поэтому она не нуждается в предварительной rрадуировке. YCTaHOB
a позволяет исследовать практически все известные маrнитио-твер
дые материалы, включая интермеТ8ллические соединения типа RC<>s.
Установка работает в полуавтоматическом режиме медленно изме
няющеrося поля с записью характеристик в нормализованном Mac
штабе в координатах J.1 o M == f (Н)
или В == f (Н) на двух координат-
ном потенциометре.
Схема установки представле-
на на рис. 10-3. Образец б встав-
ляется в измерительную катушку
11 и помещается между полюса-
ми электромаrнита 7. Компенси-
руюшая катушка 5 включена по-
следовательно встречно с измери-
тельной. Компенсация производит-
ся шунтированием обмотки ком-
пенсирующей катушки сопротив-
лением маrазина 4. Сиrнал от из-
мерительных катушек подается на
вход электронноrо веберметра 3.
К выходу веберметра подключен
маrазин сопротивлений 2, с по-
мощью KOToporo уста навливается
нормализованный масштаб запи-
blBaeMoro сиrнала по оси орди-
нат. Напряжение с маrазина со-
противлений 2 подается непосред-
ственно !ja вход двухкоординат-
Horo самописца 1. Напряженность
маrнитноrо поля измеряется пре-
образователем Холла (ПХ) 12, ко-
торый питается от стабилизиро-
BaHHoro источника тока 13.
Потенциальные выводы ПХ подсоединены ко второму входу
двухкоординатноrо самописца 1. Обмотки электромаrнита 8 пнтают
ся от тиристорноrо преобразователя через сrлаживающий фИJU>тр 9.
Выходное напряжение преобразователя задается оператором с по..
мощью блока управления 10.
. Образцы для испытания имеют форму цилиндра или прямоуrоль
ника с r ладкими торцами. Каркас измерительной катушки изrотовлеFr
точно по профилю сечения образца так, что образец свободно без.
азора входит внутрь катушки. Компенсационная обмотка размещена
в непосредственной близости от поверхности образца. Использовани
ПХ ма ки Х500 или X511, имеющеrо температурный коэффициент-
O,4.10 , позволяет в нормальных условиях работы (15 200C) об-
ходиться без температурной стабилизации. Преобразователь Холла
и обмотки устанавливаются в одной плоскости.измерительной BCTa
ки линейки, изrотовленной из орrаническоrо стекла. На каждыii
профиль сечения образца изrотавливается своя линейка. ЭТО ПОЗ80
ляет проводить измерения образцов различноrо сечения с O HaKO
чайных повреждений. Полюсные наконечники 7 съемные, изroтовлены
из поковок железокобальтовоrо сплава (Fe с 29,7% Со), леrн-
pOBaHHoro 0,3 Cr с намаrниченностью насыщения 2,42 Тл. ВнеШ8IiА
диаметр ярма 830 мм, внутренний 560 мм; длина 800 мм. .
Обмотки электромаrнита навиты медной шиной прямоуrольнorо
сечения 4,75Х5,25 мм с двойной бумажной изоляцией. Она содер-
жит 1700 витков с общим сопротивлением 1,68 Ом. Обмотка имеет
"
Рис. 10-1. Электромаrнит конструкции ИПС UНИИЧМ.
J, 8 ярмо; 2 --- обмотка; 3, 4 керн; 5 контрrайка; 6 rайка; 7 полюс-
ный наконечник. Максимальная напряженность поля в рабочем пространстве
электромаrнита: диаметром 100 мм и длиной зо мм 2600 кА/м; диаметром
22 мм и длиной б мм... 4000 кА/м. Общая масса электромаrвита 35 т.
естественное охлаждение. Номинальный ток обмотки 50 А, макси-
мальный 200 А. Разработан вариант обмотки с водяным охлаж-
дением на номинальный ток наrрузки 200 А. Электромаrнит уста-
новлен на опорном подшипнике и может свободно поворачиваться
80Kpyr вертикальной оси. Общая масса электромаrнита 3,5 т.
Максимальная напряженность поля в электромаrните с наконеч-
никами диаметром 100 мм в рабочем зазоре 30 мм 2600 кА/м, с
наконечником диаметром 22 мм в рабочем зазоре 6 мм 4000 кА/и.
Зависимость напряженности поля в электромаrните для различ-
ных зазоеов и диаметров полюсных наконечников представлена на
рис. 10-2 L 1 0-8] .
Электромаrнит питается от реверсивноrо тиристорноrо преобра-
зователя ПТТР 460 200 [10 9]. имеющеrо выходное напряжение
460 В, максимальный ток наrpузки до 200 А. Для cr лаживания пуль-
саций тока на выходе преобразователя включен электрический
RС фильтр. В целом блок питания занимает площадь 0,60ХО,84 м с
высотой 3,0 м, масса 500 Kr.
\...
3500
KAjM If
,,000
3000
2500
2000
150а
1000
500
О
1
75 100 12' А
25
50
Рис. 10-2. Зависимость напря
женности MarHJI!THOrO поля в
электромаrните от тока в об..
мотках. w == 1700 витков, R:::=.
== 1,68 Ом.
6 межполюсное расстояние, M!tf
\рис. 10-1); D диаметр полюсно
поверхности, мм.
454
[Т л. 10
10 2] Общая классификация измерительной аппаратуры
455
Испытание AlaeHUTHO T8epablX мате!'uалов
вой точностью. Приборы измерительной схемы заводские: электрон
вый микровеберметр типа Ф-190; м аrазины сопротивлений типа
MCP 60M; двухкоординатный самописец типа ЛКД4 003 ил
ПДС-021. Блок питания датчика Холла выдает стабилизированныу
ток в диапазоне от 5 до 200 мА. В самом простом случае он может
состоять из батареи сухих элементов с напряжением порядка 100 В,
последовательно включенноrо сопротивления, стабилизирующеrо ра-
бочий ток ПХ, и контролирующеrо
миллиамперметра.
При работе на установке ток ПХ
устанавливается Соrласно паспорт-
ным данным такой величины. чтобы
1 мВ э. д. с. Холла соответствовал
напряженности маrНИтноrо поля в
100 кА/м. Для KpaTHoro изменения
масштаба записи можно переклю-
чить предел чувствительности усили-
теля самописца.
J80
9
8
7
6
х
*
точную намаrниченность образца. При последующем помещении из-
мерительной линейки с образцом в рабочий зазор электромаrнита Пе-
ро самописца Отмечает изменение маrнитноrо состояния образца в
связи с изменением коэффициента размаrничивания и наличием оста-
точноrо поля в электромаrните. Далее оператор непрерывно следит
за перемеLЦением пера самописца и одновременно управляет направ-
лением тока в обмотках электром arHHTa, не допуская чрезмерной
скорости перемаrничивания. Самописец вычерчивает изменение Mar-
нитноrо СОстояния образца в процессе испытаний: кривую намаrни-
чивания, петлю rистерезиса или кривую возврата.
Приведенная поrрешность записанных характеристик составляет
2 З%, Время снятия кривой намаrничивания и петлн rистерезиса
одноrо образца 1 2 мин. Время подrотовки к очередному измерению
15 20 мин:
10 2. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МАrнитно-
ИЗМЕРИТЕЛЬНОй АППАРАТУРЫ, ПРЕДНА3НАЧЕННОЯ
ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАrнитов
Рис. 1 0 3. Схема установки ИПС
ЦНИИЧМ.
/
Развитие методов и маrнитно. измерительной аппаратуры для
испытания маrнитно твердых материалов (МТМ) и постоянных Mar-
нитов (Пh\) связано с вопросами достаточно cTpororo обоснования
маrнитных характеристик и параметров, подлежащих измерению и
контролю.
При проведении научных исслеДО,ваний, расчетов и проектирова-
ния систем с постоянными маrнитами (СПМ) в общем случае необ-
ходимо знание начальной кривой намаrничивания, п едельной петли
маrнитноrо rистерезиса, кривых возврата для различных точек раз..
маrничивающеrо участка петли маrнитноrо rистерезиса, перечислен-
ных характеристик при температурах, отличающихся от нормальных.
Для оценки праВИJIЬНОСТИ ведения технолоrическorо процесса
изrотовления МТМ и возможности внесения в Hero соответствующей
коррекции необходимо иметь характеристики и параметры, преду-
Смотренные нормативными документами. Однако, учитывая в этом
случае необходимость испытания большоrо количества образцов, про..
водят контроль отдельных параметров материала, наиболее чувст-
вительных к нарушениям технолоrическоrо режима. Такими пара..
метрами, как правило, являются остаточная маrнитная индукция Вт,
коэрцитивная Сила Н сВ , максимальная удельная энерrия W maж . ИНоr-
да количество контролируемых параметров сокращается до одноrо
коэрцитивной силы образца МТМ.
При передаче rотовой продукции от изrотовителя к потребителю,
контроле ПМ в процессе эксплуатации необходимо иметь в виду ero
основное назначение создание однородноrо маrнитноrо поля в за-
данном объеме. В этом случае наиболее эффективной характеристи-
кой, оценивающей качество ПМ. может служить значение маrнитной
индукции и характер ее распределения в условиях, близких к рабо-
чим. Ввиду сложности обеспечения этих условий контролируемым па-
раметром часто является маrнитная индукция в какой-либо точке или
вся размаrничивающая часть петли маrнитноrо rистерезиса.
l двухкоординатный самописец ЛI(Д4 ООЗ:
2 маrазин СОПРО1;ивлений МСР 6З; 3---
Фотоrальванометрический МИКJIOвебеDметр
Ф-I90: <4 маrазин сопротивлений МСР-iЗ;
5 компенсационная обмотка; 6 измеря-
емый образец; 7 полюсные наКОflечникн
электромаrнита; 8 обмотки элеКтромаr-
нита; 9 тиристорный преобразоватепь
тока ПТТР-460 200 с электрическим фНЛЬТ-
ром: 10 блок управления тиристорным
преобразователем; 11 измерительная об-
мотка; 12 датчик Холла Х-500 (на схем.!
условно повериуТ иа 900 в плоскость рисун-
ка); 13 --- блок питаиня датчика Холла.
Нормализация записи производится с помощью маrазина сопро-
тивлений 2 (см. рис. 10-3). Сопротивление, выставляемое оператором
на 'маrазине, определяется по формуле
А А А
R==O,Ol 1 2 З ,
wS
(10-4)
rде А 1 ---- желаемый масштаб записи по оси, см(fл; А 2 чувствитель-
ность самописца по оси 8, мВ/см; Аз ---- предел измерений микрове-
6ерметра Ф-190, мкВб/мА; w ---- число витков в измерительной ка-
тушке; S ---- сечение образца, см 2 ; R ---- соrласующее сопротивление
маrазина, Ом.
После проrрева всех приборов, устранения дрейфа нуля микро
веберметра и проверки компенсации измерительных катушек опера-
тор переключает микровеберметр на измерение и вставляет образец
в измерительную катушку. Перо самописца при этом из начала ко-
ординат перемещается по оси ординат и отмечает имеющуюся оста-
456
Испытание Alаеч.итно твердых .м.атериаАО8
[Т А. 10
Таким образом, маrнитно измерительная аппаратура для испыта-
ния МТМ и ПМ развивается в основном в следующих направлениях:
исследование характеристик мтм. производственный контроль па-
раметров МТМ, производственный контроль пм.
10..3. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК
МАrНИТНО-ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
Основополаrающим классифицирующим признаком устройств
для испытания мтм является способ памаrничивания, так как 'им
пределяется тип характеристик статическая или динамическая.
Статическая характеристика может быть получена при намаrничива-
нии испытуемоrо образца постоянным маrнитным полем. Цикличе-
ское непрерывное изменение намаrНИЧllвающеrо поля дает возмож-
ность фиксировать динамическую петлю rистерезиса. Эта характер"-
стика приближается к статической при достаточно низких скоростях
изменения индукции, коrда влияние вихревых токов и маrнитной
вязкости практически не сказывается на форме петли маrнитноrо
l'истерезиса.
К наиболее распространенному методу исследований статических
характеристик М тм относится импульсно-индукционный метод со
скачкообразным изменением внешнеrо поля и реrистрацией измене-
ния маrнитноrо потока в образце. с помощью баллистическоrо rаль
ванометра на баллистических установках. Этот метод измерений уза-
конен rOCT и до сих пор широко применяется во всем мире. Теоре-
тические основы импульсно индукционноrо метода и ero особенности
подробно описаны в [10-10].
В настоящее время в СССР серийно иыпускается установка
У-541, предназначенная для испытания образцов мтм длиной
2Q..-.-.-60 мм с коэрцитивной силой {o 120 кА/м.
Дальнейшее развитие импульсно-индукционноrо метода испыта-
ния М тм нашло свое отражение в установке УПМ-68, разработан-
ной в Харьковском rосударственном научно-исследовательском ин-
ституте метролоrии (рис. 10-4). Испытуемый образец и маrнитопро-
вод электромаrнита образуют замкнутую маrнитную цепь. Цепь
ямпульсноrо намаrничивания состоит из выпрямителя Вт, батареи кон-
денсаторов С, переключателя заряда П 1 , переключателя напраиле-
ния намаrничивающеrо тока П 2 , обмотки намаrничивания Wи. Цепь
размаrничивания содержит реrулировочный трансформатор, выпря-
итель 82, переключатель полярности тока П З и размаrничивающую
обмотку Wp. Маrнитная индукция измеряется микровеберметром
Ф-190, напряженность маrнитноrо поля преобразователем Холла
1ипа X-211. Использование показывающих приборов для отсчета ре-
зультатов измерения позволило повысить производительность про-
цесса исследований и значительно упростить обработку результатов
измерения. Установка типа УПМ-68 позволяет испытывать образцы
мтм с коэрцитивной силой по индукции до 250 кА/м. Поrрешность
измерения не превосходит ::1:3 %.
Друrая модификация (УПМ-7U, описанной установки ,предназ-
начена д.:rя испытания малоrабаритных образцов мтм длиной 5
20 мм и сечением 0'5......5 см 2 . Функциональная схема ее практически
10-3]
Методы иССАедования характеристик
457
не отличается от установ'ки УПМ-68. Обмотка импульсноrо HaMar-
ничивания создает в рабочем зазоре 5 мм поле напряженностью
1400 кА/м. Обмотки размаrничивания обеспечивают в том же зазоре
поле 400 кА/м. Канал измерения индукции rрадуируется по катушке
а)
Оп
с
5)
Рис. 10 4. Схема установки типа УПМ (а), схема уст..
ройства для испытания мтм с преобразователями
Холла (б).
взаимной индуктивности. rрадуировка канала Н осуществляется пу-
тем сравнения ero показаний с показаниями измерителя, использую-
щеrо эффект ядерноrо маrRитноrо резонанса (ямр), в том же элек-
тромаrните. Установка УПМ-70 позволяет определять Br, Не, кривую
размаrничивания и кривые возврата всех литых мтм с поrреШRО-
стью не более 2 % .
29 64
458
Испытание маанитно-твердых матеРИйАов
[r л. 10
10-3]
Методы иССАедования характеристи"
459
о
Заводом <Точэлектроприбор разработана измерительная инфор-
мационная система У5056, предназначенная для определения статиче-
ских характеристик образцов МТМ по методике соrласно rOCT
8.268-77.
Система обеспечивает измерение В и Н в любой точке кривой
размаrничивания при импульсном намаrничивании и размаrничива-
нии плавно изменяющимся полем. Значения измеряемых величин от-
считываются по цифровым rистерезиметрам Ф-5155/l ,2. Поrрешность
измерения Вт, Hc 3%, В и Н в любой друrой точке не более 4%.
Длина испытуемых образцов 4 1 00 мм. Предельные значения на-
пряж;нности поля в зазоре электромаrнита, кА/м, определяются фор-
мулои
делов 7 и автокомпенсатор 8 поступает на выходной прибор TaKoro
же типа Н. ДЛЯ измерения маrнитной энерrии используется ваттметр
W типа Д539. В установке предусмотрена запись размаrничивающе
ro участка петли rистерезиса на самопишущем приборе С типа Н359.
На рис. 10-5, а предстаВJlена функциональная схема установки,
разработанной в Институте электродинамики АН УССР совместно с
N
r"J
а)
н == 2,5.104
55 + 1 '
(10 5)
rде 1 размер зазора, мм.
Дuля непосредственноrо отсчета В используется моделирующее
устроиство по площади сечения измерительной катушки wS от 3 00
до 13,00 см 2 . '
Отмечая в общем высокие метролоrические показатели, следует
подчеркнуть основной недостаток устройств со скачкообразным из-
менением внешнеrо маrнитноrо поля длительность процесса полу-
чения полной информации о свойствах материала.
В устройствах для исследования характеристик МТМ в постоян-
ных полях определение маrнитноrо состояния проводится путем не-
посредственноrо отсчета измеряемых величин по показывающим при-
борам. В устройствах подобноrо типа измерение индукции проводит-
ся либо в зазоре маrнитопровода, либо у торца испытываемоrо образца.
Представителем этоrо класса являются устройства М 1 и М4
выпускаемые фирмой AEG, и установка Института электродинамик
АН УССР [10-11]. Испытание образцов МТМ в указанных установ-
ках проводится с использованием двойноrо симметричноrо маrнито-
провода. Установка Мl служит для испытания образцов' МТМ дли-
ной 11 1 00 мм, сечением 1 ,5 25 см 2 . Основные характеристики
установки М4 следующие: длина образцов 5 30 см; сечение образ-
цов 0,3 6 см 2 ; напряженность поля для образцов 5 11 мм
1200 кА/м, для образцов 11 20 мм 960 кА/м, для образцов 20
30 мм 800 кА/м; поrрешность измерения 2 4%.
Различные устройства для компенсации потока намаrничиваю-
щих катушек, суть которой заключается во введении поправок на
сиrнал, несущий информацию о напряженности маrнитноrо поля,
описаны в [ 0-13]. В этих устройствах в качестве первичных пре-
образователеи использованы преобразователи Холла (рис. 1 0 4, б),
питающиеся от источника 9. Преобразователь Холла ПХ t служит в
качестве чувствительноrо элемента индукции, ПХ з напряженности
поля. Компенсация потока размаrничивающих обмоток осуществля-
ется с помощью ПХ 2 . ДЛЯ получения информации о намаrниченности
сиrналы ПХ t и ПХ 2 подаются на сумматор 3 через повышающие
трансформаторы 1 и 2, далее через переключатель пределов 4 и ши-'
рокополосный автокомпенсатор 5 на выходной прибор В типа М907.
Аналоrично сиrнал с ПХ з через трансформатор 6, переключатель пре.'
I'V
фр
о)
Рис. 10-5. Схема устройства для испытания МТМ с ферромаrнитны-
ми преобразователями Холла (а); схема феррометра для испыта-
ния nм (6).
заводом сТочэлектроприбор». Маrнитная индукция в этой установке
измеряется у торца образца ферромаrнитным преобразователем Хол-
ла. Испытуемый образец И О помещается между торцами полюсных
наконечников. С двух торцов образца находятся ферромаrнитные
преобразователи ФПХ I и ФП Х 2 , питание которых осуществляется от
сети через выпрямители ВI и В 2 И стабилизаторы тока СТ 1 и СТ 2 .
Сиrналы преобразователей суммируются и подаются на высокочув-
ствительный фотокомпенсационный усилитель Фl16/1, наrруженный
на измерительный прибор В, rрадуированный в единицах маrнитной
индукции. Измерение Н осуществляется преобразователем Холла,
расположенным у поверхности испытуемоrо образца. Преобразова-
тель ПХ питается от сети nepeMeHHoro тока через выпрямитель Ва
и стабилизатор тока СТа. Выходное напряжение ero через фотоком-
пенсационный усилитель Фl15/1 подается па измерительный прибор
29*
[r л. 10
10-3]
А1етоды исследования характерuсти!(
46.1
460
и сnытание MaeHиTHO Tвepдыx материалов
тактных колец. Неподвижные контакты включены в цепь ПЧ, а по-
движные, реrулируемые в пределах 0 3600, ---- в цепь УВ. С помощью
феррометра можно снять всю кривую на.маrничивания и, следова-
тельно, ее размаrничивающий участок. Поrрешность измерения :t 5%.
На рис. lO 6, а показана схема компенсатора для измерения харак-
теристик МТМ на инфранизкой частоте циклическоrо перемаrничи-
вания. Схема включаеТ электромаrнит ЭМ с помещенным в Hero
образцом МТМ, преобразователь частоты ПЧ, задающее устройство
ЗУ, фазовращатель ФВ, управляемый выпрямитель УВ, балансный
усилитель постоянноrо тока У ПТ, источник компенсирующеrо напря-
жения И КН и индикатор равновесия ИР. Первичная информация о
состоянии материала снимается с измерительных обмоток WB и Wи
при циклическом перемаrничивании испытуемоrо образца МТМ. Эти
сиrналы поступают на УВ с отсечкой 1800. Выход управляемоrо вы-
прямителя связан с одним из входов УПТ, на друrой вход KOToporo
подается калиброванное напряжение с И КН. При фиксированном
ПОЛОжеНии ФВ и нулевом показании ИР компенсирующее напряже-
ние равно среднему значению сиrнала измерительной катушки при
любой форме последнеrо. Индукция и напряженность поля рассчи-
тываются по формулам:
Е кв Е кн
В == 41 w B S; н == 4/110 wH S (10-6)
Н, rрадуированный в единицах напряженности поля. К достоинствам
устройства относятся: непосредственный отсчет измеряемых величин
н как следствие упрощение измерительных схем; независимость
измерений от сечения испытуемых образцов МТМ. Основными неДО-
статками являются: отличие индукции, измеренной у торца, от ин-
дукции в нейтральном сечении образца, вызванное потоками рассея-
ния при наличии зазоров; поrреШНОСТЬ rрадуировки измерителя, обу-
словленная нарушением однородности поля при внесении в Hero фер-
ромаrнитноrо преобразователя, снижающая точность rрадуировоч-
ных образцовых приборов.
В последние roAbl развитие аппаратуры для исследования ста-
тических характеристик МТМ идет по пути создания автоматических
устройств с изменением внешнеrо намаrничиваюiцеrо поля по опре-
деленному закону и непрерывным измерением маrнитнОЙ индукции
и напряж енности поля. Запись результатов измерения осуществля-
ется на самопишущих приборах, электронно-лучевых трубках или
цифропечатающих устройствах.
Одним из устройств подобноrо типа является феррометр Ново-
черкасскоrо политехническоrо института. Функциональная схема фер-
рометра приведена на рис. 10-5, б. Намаrничива1ощее устройство
включает преобразователь частоты ПЧ и электромаrнит ЭМ. В каче-
стве первичных преобразователей маrнитных величин используются
измерительные катушки маrнитной индукции WB и напряженности
маrнитноrо поля WH. ДЛЯ повышения чувствительности в схему вве-
дены усилители У В и Ун. Выходные сиrналы последних преобразу-
ются управляемыми выпрямителями УВ в и УВ Н И измеряются изме-
рителями средних значений ИСЗ в и ИСЗ н . Управление работой ПЧ
и УВ осуществляется от фазореrулятора ФР с двумя парами кон-
220
rде Е нн , Е нВ ..... напряжения И КН при нулевом показании ИР; f
частота перемаrничивання; wBS ---- постоянная измерительной катуш-
ки индукции, wHS ---- постоянная катушки напряженности поля.
Значения В и Н на кривой размаrничивания измеряются при раз-
личных положениях ФВ. Средняя поrрешность не превышает ::1::2%,
производительность процесса испытаний в 5 раз больше по сравне-
нию с установкой Y541.
Среди зарубежных устройств для автоматической записи харак-
теристик МТМ следует отметить установку Штейнrровера (Steingroe-
ver). Схема прибора приведена на рис. 10-6, б, rде 1 ---- испытуемый
образец, 2 полюсы элеКТРО\fаrнита, 3 ---- измерительные полюсные
обмотки, 4 ---- преобразователь Холла, 5 ---- источник намаrничиваю
щеrо тока, б индикатор поля, 7 индикатор индукции или HaMar-
ниченности, 8 ---- самопишущий прибор.
Устройство является автоматическим с распечаткой данных о
характеристиках материала. Технические показатели прибора: напря-
женность маrнитноrо поля в зазоре 1 О мм ---- 2250 кА/м, в зазоре
60 мм...... 750 кА/м, длина испытуемых маrнитОВ 5 60 мм; сечение
образцов ---- 0,5----200 см 2 ; поrреШНОСТЬ измерения Br и Не не более
З%, время записи одной характеристики 1 мин.
Автоматическая установка для измерения маrниТНЫХ характери-
стик МТМ, J3 которой предусмотрен вывод результатов на цифропе-
чать, представлена на рис. 10-7, а. Измерение маrнитнОЙ индукции
проводится с помощью измерительной катушки 5, охватывающей
образец, преобразователя «напряжение ---- частота:. 9, счетчика 7,
выполняющеrо функции интерrрирующеrо вольтметра, селектора ин-
тервала потока 8 и печатающеrо устройства б. Измерение напряжен-
ности маrнитноrо поля осуществляется преобразователем Холла ли-
о)
LДJ
Рис. 10-6. Схема компенсационноrо устройства для испытания
ПМ (а); схема установки Штейнrровера (6).
462
и спытание .мa2HиTHO Tвepдыx материалов
[f А. 1()
1 0 3]
Методы исследования характеристик
463
60 потенциалометром 4. Дальнейшее преобразование сиrнала анало-
rично каналу индукции с помощью узлов 1 3. С помощью усилителя
ПОСТоянноrо тока 14, усилителя мощности 13, редуктора 10, двиrа
теля прямоrо и обратноrо хода 11 тормозноrо устройства 12 осуще-
ствляется реrулирование намаrничивающеrо поля по скорости изме-
Японская фирма Yokogawa Electric Works выпускает установку
типа 3257-3 для автоматической записи петель rистерезиса МТМ
(рис. 10-7, б). Система намаrничивания, включающая электромаrнит,
мощный источник тока ИТ, реrуляТОр возбуждения РВ, управляемый
сиrналами, несущими информацию о маrнитНОЙ индукции и напря-
11
5
10 8
а)
ел
Рис. 10-8. Схемы установок.
а Ердмана; 6 типа МН.
РВ
6)
женности маrнитноrо поля образца, обеспечивает квазистатический
режим перемаrничивания материала. Измерительные каналы, состоя-
щие из индукционных датчиков и интеrраторов, обеспечивают высо-
кую чувствительность и малый дрейф при записн характеристик об
разцов МТМ. Электромаrнит обеспечивает поле 1200 кА/м в зазоре
10 мм с однородностью в рабочем объеме не хуже 1 %. в установке
предусмотрено размаrничивание испытуемых образцов и совмещение
осей самопишущеrо прибора СП с осями пет ли маrнитноrо rистере-
зиса. Отсчет измеряемых величин проводится в целочиспенном мас-
штабе. Переключатель П в положении 1 обеспечивает автоматиче-
ский режим, в положении 2 ручной.
Установка для реrистрации петель rистерезиса, частных симмет-
ричных и несимметричных циклов на двухкоординатном самопишу-
щем приборе представлена на рис. 10-8, а. Форма намаrничивающеrо
поля реrулируется усилителем мощности 3 и источником маrнитноrо
Рис. 10-7. Схемы установок.
а Х. I(апптуллера; б 3257 3.
нения маrнитной индукции. Изменение полярности поля производится
устройством 16. Установка работает как в автоматическом, так и в
ручном режиме. Переключение режимов осуществляется с помощью
устройства 15. Измеренная информация поступает на перфоратор
для дальнейшей обработки на ЦВМ, которая выдает полный прото-
кол данных измерения Н, В, М, J1d, W тах. Время получения инфор-
мации 15 20 с.
464
Испытание .маенитно-твердых .материалов
10-3]
Методы исследования характеристик
465
[F л. 10
та, схемы управления, управляемоrо источника тока и схемы само-
настройки. В целях автоматизации процесса подrотовки образцов
для испытания используемые обмотки для измерения В и потенцио-
метр для измерения Н заменены съемными компенсационными пре.
образователями коаксиальноrо типа, конструкция и rеометрические
размеры обмоток KOToporo позволяют автоматически комп:нсировать
поrрешность измерения, обусловленную разностью сечении испытуе-
Moro образца и измерительной обмотки. rрадуировка измерительных
поля в виде катушек 2 и маrнитопровода 1, интеrратором 4, на ко-
торый подается сиrнал обратной связи, пропорциональный скорости
изменения маrнитноЙ индукции через преобразователь постоянноrо
тока 10. Маrнитная индукция образца измеряется с помощью обмот-
ки 7, усилнтелем 11 и интеrратором 8. Напряженность маrнитноrо
поля определяется с помощЪю преобразователя Холла 5 и усилителя
6. Для коррекции сиrнала ошибки, вызванной отличием площади
сечения съемной катушки и образца МТМ, служит звено 9. Реrистра-
ция результатов измерения может осуществляться на самопишущем
приборе 12 и цифровом индикаторе 13.
Фирма Walker выпускает несколько моделей rистериоrрафов,
предназначенных для испытания среднекоэрцитивных материалов
(MH I, МН-I0) и высококоэрцитивных МТМ (МН-30, МН-40,
МН-50). Устройства МН-I020, МН-3020, МН-4020 и МН-5020 явля-
ются универсальными и используются для испытания как МММ, так
и МТМ. Структурная схема устройств приведена на рис. 10-8, б. Из-
мерение средних по величине маrнитных полей проводится с помощью
преобразователя Холла. Устройства МН-З0, МН-40, j\\H-50, кроме
Toro, снабжены дополнительными интеrрирующими веберметрами
для измерения сильных маrнитных полей. Полюсные измерительные
катушки обеспечивают измерение В и М материала испытуемых об-
разцов. Однако смещение измерителя маrнптной индукции от ней-
тральноrо сечения к полюсу вносит значительную поrрешность в по-
лучаемую информацию за счет искажения результирующеrо маrнит-
Horo поля. Электромаrнит установки обеспечивает в рабочем зазоре,
.равном 6,4 мм, напряженность поля 2800 кА/м. Мощность источнина
питания электромаrнита равна 11,25 кВт.
Реализации метода медленно изменяющеrося внешнеrо поля по.
священы разработки МЭИ по созданию ряда устройств для иссле-
дования характеристик маrнитно-твердых материалов, позволяющих
при сохранении точностных показателей в значительной степени ав-
томатизировать процесс измерения [10-14]. В основу их положен
закон изменения намаrничивающеrо поля, соответствующий постоян-
ству скорости изменения В за цикл перемаrничивания.
Первой разработкой является автоматический реrистратор ста-
тических петель rистерезиса (АРспr), позволяющий проводить ис-
пытание МТМ с коэрцитивной силой Hc 200 кА/м при длине образ-
цов 1 == 4 см и Н с 400 кА/м при 1 == 1 см. Поrрешность измерений
установки 3----4 %. Воспроизводимость результатов записи статических
петель маrнитноrо rистерезиса на двух координатном самописце
0,5%. Время испытания одноrо образца и обработки результатов из-
мерения 5 мин.
В одном из вариантов установка используется для испытания
МТМ в температурном диапазоне ---- 190+ +300 0 С. С этой целью в
устройство введена специальная термокамера с внутренними пол -
ными наконечниками ---- концентраторами маrнитноrо потока.
. Более совершенные разработки МЭИ представлены установками
Арспr -4, МИС-l и их промышленными аналоrами.
Арспr -4 ---- установка, построенная на базе самонастраиваю-
щеАся беспоисковой системы для поддержания линейноrо закона из-
менения индукции. Измерительная часть установки подобна выше":
описанной. Намаrничивающее устройство состоит из электромаrни-
Рис. 1 0 9. Схемы установки МЭИ.
а для испытания малоrабаритных маrнитов; б ВЫСОКОКОЭРЦНТИВНЫХ ма-
териалов.
каналов устройства проводится с помощью измерителя Ш 1-1. По-
rрешность определения В и Н на петле rистерезиса ---- 3 %.
На базе Арспr создано устройство для исследования статиче-
ских маrнитных характеристик высококоэрцитивных малоrабаритных
маrнитов (рис. 10-9, а). Задающий reHepaTop, включающнй триrrер 1,
двухполярный источник onopHoro напряжения 2, схему сравнения 3
и нелинейн й элемент 4, обеспечивает средневероятную форму на-
маrннчивающеrо тока. После преобразования этоrо сиrнала УСJ\ЛИ-
телем мощности 5 и электромаrнитом 6 осуществляется перемаrни-
чивание испытуемоrо образца 7 по предельному маrнитному циклу.
Сиrналы первичных преобразователей 8 и 9 после усиления 10, 11
и интеrрирования 12 фиксируются реrистрирующнм приборо 13.
Сиrнал, несущий информацию о скорости изменения маrнитнои ин-
дукции, корректирует изменение внешнеrо поля. При достижении
поля максимальноrо значения схема сравнения перебрасывает триr-
rep в друrое состояние. Таким образом, осуществляется реверс пере-
маrничивания. Чувствительным элементом напряженности маrнит-
Horo поля является ПХ, чувствительным элементом маrнитной
индукции ---- съемный компенсационный преобразователь коаксиально-
ro типа. Установка позволяет производить испыт:ние образцов МТМ
с размерами: длина 4----10 мм, сече'Ние 2----25 мм . Максимальное по-
ле в зазоре ЭМ 2000 кА/м. Вид информации ---- предельная петля Mar-
нитноrо rистерезиса В(Н) или М (Н). Время записи характеристики
466
Испытание маенитно-твердых материа.лО8
[ r А. 10
10-4]
п роизводственный КОНТрОАЬ
467
материала при использовании ДРП не более 20 с. Поrрешность из-
мереНИJi не более 5 %.
Структурная схема устройства МИС-l приведена на рис. 10-9, б.
Работа системы заключается в следующем: на интеrрирующий сум-
матор 1 с узла реверса перемаrничивания 9 подается напряжение,
задающее скорость изменения В в испытуемом образце 3, которое,
преобразуясь, поступает на намаrничивающее устройство. 2, созда-
вая определенный закон изменения внешнеrо маrнитноrо поля. Сиr.
налы П П, несущие информацию о скорости изменения В и Н, пре-
образуются усилителями 4, 5 и интеrратором б до значений, необхо-
димых для реrистрации самописцем 7. Сиrнал, пропорциональный
скорости изменения маrн ной индукции, поступает через канал об-
ратной связи 8 на нелинейный элемент 10, воздействуя на характер
изменения маrНитноrо поля путем изменения коэффициента преобра-
зования этоrо тракта.
Максимальная напряженность маrнитноrо поля в зазоре 6 мм
составляет 2800 кА/м, а в зазоре 15 мм 2320 кА/м. В качестве
усилителя мощности при испытании высококоэрцитивных материалов
используется электромашинный усилитель с выходной мощностью
4 кВт или тиристорный управляемый источник; при испытании низ-
кокоэрцитивных материалов ---- полупроводниковый выходной каскад
мощностью 0,5 кВт. Кроме автоматическоrо задания режима пере-
маrничивания в установке предусмотрено ручное управление внеш-
ним маrнитным полем и автоматическое размаrничивание испытуе-
мых образцов. Поrрешность измерения устройства 3 %.
Подробный анализ модификаций установок, реализующих метод
медленно изменяющеrося поля, и рекомендации по использованию
их для иссл дования МТМ с повышенной точностью даются в [l0 12].
Примером устройства с индукционным преобразователем явля-
ется коэрцитиметр, схема KOToporo представлена на рис. 10-1 О, б. Он
состоит из соленоида 1 и чувствительноrо элемента 5 в виде катуПI-
ки, вращаемой двиrателем 3 У торца образца б. Индуктируемая
э. д. С., пропорциональная скорости изменения потока, вызванноrо
намаrниченностью образца, выпрямляется с помощью двух полу-
колец 2 и измеряется измерительным прибором 4. Коэрцити ная си.
ла Не определяется аналоrично (10-7). Коэрцитиметру своиственна
Е: :3tlЗ
5)
2
Рис. 1 o 10. Схемы коэр-
цитиметров.
а феРРО30ндовоrо; 6 ИН-
дукционноrо; в ИКС 1.
7 r б
'ф
, 2 ..J J
о)
Не К/с.
(10- 7)
поrрешность, вызванная тем, что размаrничивание у торца образца
наступает раньше, чем в нейтральном сечении. Более точное значение
напряженности маrнитноrо поля, размаrничивающеrо образец, по-
лучают, располаrая измеритель Н у поверхности. Недостатком уст-
ройств с индукционными преобразователями являетс длительность
процесса измерения и rрадуировки измерительной цепи, а также
трудности практическоrо использования для контроля малоrабарит-
ных образцов МТМ.
Использование в качестве чувствительных элементов намаrни-
ченности преобразователей Холла (ПХ) позволяет значительно по-
высить производительность контроля, увеличить точность изм!рения.
На рис. 10 10, в приведена схема измерителя коэ цитивнои силы
ИКС l, состоящеrо из трех ПХ (2, 3, б), электроннои схемы 4 и BЫ
одноrо прибора 5, фиксирующеrо равенство нулю намаrниченности
образца 7. Источником размаrничивающеrо поля служит сол ноид 1
типа СД4. Объектом контроля являются образцы МТМ длинои. 25 мм
и сечением 1 ОХ 1 О мм 2 . Использование двух преобразователеи (2 и
б) в качестве индикатора намаrниченности позволяет уменьшить
влияние неоднородности свойств образца на результат измерения,
представляемый как среднее значение напряженности маrнитноrо
поля
10-4. ПРОИ3ВОДСТВЕННЫЯ КОНТРОJlЬ
ТЕХНОJlоrИЧЕскоrо ПРОЦЕССА изrОТОВJlЕНИЯ
ПОСТОЯННЫХ млrнитов
При массовом производстве постоянных маrнитов для опреде.
о/,ения правипьности технолоrическоrо режима их изrотовления осу-
щеСТВJIяетсл контроль наиболее важноro параметра МТМ коэрци-
тивной силы.
На рис. 10-10, а представлена структурная схема феррозондовых
коэрцитиметров. Зонды 1 и 2 расположены вне размаrничивающей
катушки 3 и соединены по схеме rрадиентомера так, что на них дей-
ствует поле образца 4, а внешнее однородное поле соленоида не дей-
ствует. Образец намаrничивается до насыщения, а затем размаrничи-
вается. Это состояние фиксируется прибором 5, стоящим на выходе
измерительной схемы. Коэрцитивную силу определяют по току / с и
постоянной К соленоида соrласно формуле
Основным достоинством феррозондовых коэрцитиметров явля-
ется высокая чувствительность и быстродействие измерительной ча-
сти устройства, большая производительность процесса контроля.
Н е2 + Нсе
Нс== ,
. 2
(10 8)
468
И спытание MaeHиTHO Tвepдыx материалов
[r л. 10
10-4]
п роизводственный контроль
469
rде Н е2 и Н ев значения напряженности маrнитноrо поля при нуле-
вом показании преобразователей 2 и 6 соответственно. Преобразо-
ватель 3 служит для измерения' напряженности поля соленоида в
отсутствие образца. Коэрцитивная сила определяется по постоянноЙ
соленоllда и току в ero обмотке. Поrрешность коэрцитиметра состав-
ляет 1 ,5 2 %.
Использование соленоидов в качестве размаrничивающих уст-
ройств приводит к значительному увеличению rабаритных размеров
применен комбинированный способ намаrничивания посредством на-
ложения импульсноrо маrнитноrо поля от тока разряда батареи кон-
денсаторов на стационарное поле постоянноrо тока. Работа схем
нмпульсноrо намаrничивания и намаrничивания постоянным полем
синхронизирована. Размаrничивание производится с помощью кату-
шек маrнитной системы, питающихся от управдяемоrо выпрямителя
с заданным законом изменения тока. Напряженность маrнитноrо по-
ля и намаrниченность образца фиксируются двумя ПХ, расположен-
ными в нейтральном сечении и у торца образца. В момент достиже
ния намаrниченности, равной нулю, отключается ток в катушках
электромаrнита и производится отсчет Не. В устройстве предусмот-
рена калибровка измерительноrо канала с помощью источника об-
разцовоrо маrнитноrо поля. Коэрцитиметр рассчитан на использо
вание для образцов МТМ длиной 18 50 мм с поперечным сечением
0,5 16 см 2 . Поrрешность измерения не более 2%. Время контроля
одноrо образца не более 1 О с. Питание устройства от сети пере мен-
Horo тока 220 В.
При измерении Н е высококоэрцитивных постоянных маrнитов
Еюзникает дополнительная поrрешность из за появления в больших
ПОЛЯХ продольной составляющей э. д. с. Холла. Помехи смещают ну-
левое значение э. д. с. преобразователя и делают ero неприrодным
при работе в качестве индикатора нуля М. В этом случае использу-
ют второй преобразователь, включенный последовате. J lьно-встречно
с основным и реаrирующий только на размаrничивающее поле. Дo
стиrается это расположением корректирующеrо преобразователя в
зоне однорОДJIоrо внешнеrо поля на таком расстоянии, чтобы поле
образца не влияло н'а ero показания. Данный способ включения пре-
образователей рекомендуется использовать при контроле образцов
МТМ с коэрцитивной силой более 1000 кА/м.
На рис. 10-11,6 представлена структурная схема устройства
(УКДМ-l) контроля параметров МТМ (Вт, Не) при перемаrничи-
вании маrнитов по предельной петле маrнитноrо rисtерезиса двумя
разнополярными импульсами маrнитноrо поля. Сиrнал, пропорцио-
нальныЙ индукции В, поступает на схему измерения Вт, состоящую
из усилителя У В и коммутатора К. С выхода преобразователя поля
Н сиrнал поступает на схему измерения Не, содержащую усилитель
у Н и коммутатор К. Усилители У В и У Н имеют Два выхода. С вы-
ходов 1 сиrналы поступают на коммутаторы, которые в режиме из-
мерения выдают сиrналы на преобраЗОВ,атели П, пропорциональные
ВТ и Не. Со вторых выходов сиrналы усилителей поступают на нуль-
opraHbl ОВ и ОН, которые при прохождении сиrналов через нуль по-
дают запускающие импульсы на преобразователи каналов Н и В.
Напряжения, пропорциональные соответственно Н и В, преобразу-
ются во временной интервал, который ",управляет задающим reHepa-
тором блока измерения БИ, выдающим число импульсов, пропорцио-
нальное измеряемой величине. Блок измерения БИ служит для счета
импульсов, обработки н выдачи результатов на цифровой инди-
катор И. Установка УКДМ-l может работать как в режиме индика-
ции абсолютных результатов в цифровой форме, так и в режиме
разбраковки MarнНТOB. Технические характеристики ее следующие:
пределы измерения В т ==0,5+ 1,6 Тл, Н е ==40+ 100 кА/м, поrрешность
З%, длина маrнитов 25----70 мм, диаметр 15 ЗО мм. Питание уста-
Рис. 10-11. Схема коэрцитиметра Института электродинамики
АН УССР (а); схема устройства УКДМ-l (6).
при испытании высококоэрцитивных. МТМ. Намаrничивание образцов
в .электромаrнитах и перенос их в соленоид для размаrничивания
снижает производительность контроля. Поэтому в современных раз-
работках в качестве размаrничивающих устройств применяют элек-
тромаrниты.
Принципиальная схема коэрцитиметра, разработанноrо в Инсти-
туте электродинамики АН УССР, приведена на рис. 10-11, а. Испы-
туемый образец 4 располаrается в межполюсном пространстве Mar-
нитной системы 2 и размаrничивающих обмоток 3. Коэрцитивная си-
ла Не измеряется с помощью ПХ 7 и выходноrо прибора Н. Инди-
KaTopOM намаrниченности являетс.я ПХ 5, располаrаемый параллель-
но продольной оси образца М ТМ. Нулевое состояние намаrничен-
ности фиксируется прибором М. Питание размаrничивающих обмо-
ток и преобразователей Холла осуществляется от источника 1, а на-
маrничивающих обмоток 6 с помощью reHepaTopa одиночных ,импуль-
сов 8. На основе описанноrо кqэрцитиметра заводом «Точэлектро-
прибор» серийно выпускается коэрцитиметр типа У-5030 для измере-
ния образцов длиной 20 66 мм, сечением 0,5 4 см 2 с коэрцитивной
силой до 100 кА/м И поrрешностью измерения не более 4 %. Описан-
ный в [10-1 О] коэрцитиметр является усовершенствованием послед-
Hero и обеспечивает автоматический контроль образцов МТМ с KO p-
цитивной сил.ой до 300 кА/м с цифровым отсчетом. В установке
[r А. 10
10-5] Проuзводственныu КОНТрОАЬ постояннblX .ма2нитов
471
470
и спытанае .маенuтно-твердых .материалов
противление маrнитопровода и воздушноrо зазора. Питание HaMar.
ничивающих катушек осуществляется от источника постоянноrо то-
ка 1. Маrнитная энерrия ПМ определяется с помощью ваттметра
W, токовая обмотка KOToporo соединена последовательно с ампер-
метром Н, контролирующим ток намаrничивающих обмоток.
Описываемое устройство не предусматривает коррекции выход-
ных величин в зависимости от сечения и длины испытуемоrо маrни-
та, поэтому оно может быть рекомендовано для контроля одноrо
типоразмера ПМ.
Во Владимирском политехническом институте разработана уста-
новка для маrнитной подrотовки и разбраковки ПМ из сплава
ЮНДК-24 (рис. 10 12, б). Маrниты считаются rодными, если изме-
ренные параметры больше заданных значений. Намаrничивающее
устройство flY состоит из задатчика поля инфранизкой частоты, уси-
лителя мощности и электромаrнита, в зазоре KOToporo устанавлива-
ется контролируемое изделие. Измерительное устройство осуществ-
ляет контроль ПМ по трем параметрам: Н е, Вт, В р (И Н е, И Вт, И В р ).
В первых двух каналах используются индукционные преобразовате-
ли, запрессованные в rнездо nOBopoTHoro стоЛа. В канале И В р ис-
пользуетс.я преобразователь маrнитной индукции в частоту, построен-
ный на базе кольцевоrо феррита с нанесенной на Hero обмоткой.
Автоматический цикл работы начинается с перемаrничивания ПЛ1
пятью импульсами разной полярности для маrнитной подrотовки.
После окончания пятоrо импульса nporpaMMHoe устройство ПрУ дает
команду на измерения Не И Вт, получаемая информация поступает
в узел памяти измерительных каналов. Шестой импульс воздейству-
ет на поворотное устройство ПУ, и контролируемый ПМ ставится в
зону «контроль Bp , а в зазор электромаrнита подается очередной
ПМ. При наличии трех сиrналов (Не, ВТ И В р ) срабатывает элемент
И и исполнительный механизм И М пропускает маrнит в бункер rод-
ных. Если один из сиrналов отсутствует, маrнит попадает в бункер
брака. Производительность установки составляет примерно 6 шт.
в минуту.
Описанные -способы непосредственноrо отсчета измеряемых пара-
метров используются и для контроля ПМ более сложной конфиrу-
раци и.
Так, контроль коэрцитивной силы ПМ в виде двухполюсных ро-
торов может проводиться при тех же услови ях, что И контроль Но
образцов МТМ с учетом определенных рекомендаций по располо-
жению испытуемоrо ПМ относительно чувствительных элемен-
тов М и Н.
ДЛЯ контроля ПМ подковообразной и цилиндрической формы с
отверстием вдоль оси может быть использована методика непосред-
cTBeHHoro измерения параметров размаrничивающей кривой при оп-
ределенном месте расположения первичных преобразователей с вве-
дением поправок, учитывающих маrнитный поток в отверстии маrни-
та. Определение кривых размаrничивания на маrнитах, используемых
в электроизмерительных приборах, форма которых представлена на
рис. 1 0-13, a e, может проводиться в замкнутой маrнитной цепи.
Измерительные обмотки маrнитной индукции имеют такую же фор-
му, как и сечение ПМ. Особое внимание уделяется выбору метода
измерения напряженности маrнитноrо поля. Сопоставление резуль-
новки осуществляется от сети 380 В, 50 ru. В режиме разбраковки
предусмотрены автоматизированная заrрузка, транспортировка и
сортировка маrнитов.
10-5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЯ КОНТРОЛЬ
ПОСТОЯННЫХ МАrнитов (ПМ)
Стремление к повышению производительности при массовом
производстве ПМ привело к созданию автоматических устройств,
производящих разбраковку по определенным параметрам.
о)
Рис. 10-12. Схема автоматическоrо устройства для контроля пара-
метров ПМ (а); схема установки Владимирскоrо политехническоrо
института для контроля ПМ (6).
В Новочеркасском НИИ постоянных маrнитов разработано уст-
ройство для серийноrо контроля ПМ простой формы путем сравне-
ния характеристик эталонных и испытуемых маrнитов одинаковой
rеометрии [10-4]. Устройство (рис. 10-12, а) обеспечивает измерение
индукции, напряженности поля и маrнитной энерrии. Измеритель ин-
дукции представляет собой сердечник с двумя возбуждающими wз
и w и одной выходной w, обмотками. Обмотки Wз и W питаются
переменным током от источника 2. Сердечник измерителя индукции
перемаrничивается потоком испытуемоrо образца 3. Напряжение
выходиой обмотки W, выпрямляется и измеряется вольтметром У,
rрадуированным в единицах измерения маrнитной индукции. Напря-
женность маrнитноrо поля определяется по постоянной намаrничива-
ющих катушек W. и W; и току в них. Пропорциональную зависи-
мость между током и напряженностью поля образца обеспечивают
дополнительные катушки W2 и tv;, компенсирующие маrнитное со-
472
Испытание .маениТНО-Т8ердых Аtатериалов
[ r л. 1 О
10-5] Проuзводственный контроль постоянных м.аенитов
473
татов измерения [10-3] на' маrнитах более простой формы
(рис. 10-13) показало, что наибольшая поrрешность получается при
использовании потенциалометра. Условием, обеспечивающим доста-
точную точность измерения (порядка 5 %), является использование
плоской катушки с площадью, в 3 4 раза меньшей площади, на ко-
торой располаrается измеритель.
Создание замкнутой маrнитной цепи дЛЯ ПМ (рис. 10-13, в, е)
требует налuчия специальных полюсных наконечников (рис. 1 0-13, .
для этоrо условиях. Если ПМ в rOToBoM виде намаrничен радиаль-
ным полем (рис. 10-13,e), испытывать ero можно, намаrничивая
вдоль оси полукольца. Общими же требованиями при испытании ПМ
сложной rеометрической формы должны быть: обеспечение замкну-
той маrнитной цели; обеспечение достаточно однородноrо намаrllИЧИ-
вающеro поля; применение конструкции измерительных катушек ин-
J *
I «
I I "
9 L________..J 8 7 6 а) UJ W
. · им ·
39 М
1
6? ф) @
. rf) 2
, ж)
ac
Рис. 10-13. Постоянные маrниты сложной формы для измерительных
приборов.
"'220: 220
Однако и в этом случае имеет место неоднородное намаrничивание
ПМ из-за различноrо расстояния между эквипотенциальными по-
верхностями полюсных наконечников
Hmin == F/l тax ; Н тах == Р/ lтiп,
Рис. 10-14. Схема дифференциальноrо устройства для контроля
ПМ (а); схема автомата для разбраковки постоянных маrнитов (6);
схема устройства для контроля ПМ с насыщающими трансфор-
маторами (8).
Ь/2
Н ер : s н i dx.
о .
(10-9)
дукции, при которой витки охватывают сечение собственно ПМ;
применение катушек поля таких размеров, при которых они распола-
rаются в однородном поле у поверхности ПМ.
С целью исключения ошибок измерения из-за нестабильности ра-
боты схем отсчета параметров ПМ часто используют метод сравне-
ния. Примером реализации ero является устройство контроля ПМ,
основанное на нулевом индукционно-импульсном методе сравнения
маrнитных потоков (рис. 10-14, а). В трубу 7 из немаrнитноrо мате-
риала помещают образцовый 8 и испытуемый 6 маrниты. На второй
трубе 3 также из немаrнитноrо материала намотаны две измеритель-
ные обмотки 2, 4, включенные последовательно-встречно. Труба вме-
сте с обмотками перемещается между упорами. 1 и 5. Образцовый и
испытуемый маrниты имеют одинаковые размеры и изrотовлены из
одноrо и Toro же материала. Поrрешность измерения для однотип-
ных ПМ определяется в основном нестабильностью образцовоro
MarHUTa.
Сравнительная оценка дифференциальных методов контроля ПМ
с использованием преобразователеА Холла показывает, что наиболее
. эффективной является дифференциальная схема по маrнитному по-
30 64
rде F ---- м. д. с. ПМ; lmin, [тах ---- минимальная и максимальная дли-
на ПМ.
Так как измеряемая индукция является средней по сечению, сле-
довало бы иметь напряженность поля
r де Ь ширина ПМ.
В какой то мере такое усреднение дает плоская катушка с ши-
риной, HeMHoro меньшей ширины rрани с lтах.
Для случая рис. 10-13, е рекомендуется использовать наконеч-
ники с поверхностью замыкания, равной примерно половине поверх-
ности ПМ (рис. 10-13, з: здесь 1 ---- постоянный маrнит, 2 измери-
тельная катушка поля, 3 ---- измерительная обмотка индукции, 4
полюсные наконечники, 5 ---- полюсы ЭМ). Если ПМ изroтовлен из
изотропноrо материала, то испытание ero М.Qжно вести в удобнblX
474
и спытание )cйZHиTH T8e рдых )Сатериалов
[r А. 10
10-5] П роuзводственный контроль постоянных )CйZHиToв
475
току для контроля ПМ в рабочеА точке и мостовая схема по маrнит-
ному потоку для -Контроля ПМ по размаrничивающему участку пет-
ли маrнитноrо rистерезиса.
На базе дифференциальных схем работает автомат для разбра.
ковки постоянных маrнитов [10-6]. Способ контроля заключается в
сравнении рабочих участков кривой размаrничивания испытуемоrо
и образцовоrо маrнита. Функциональная схема автомата приведена
на рис. 10-14, б. Испытуемые ПМ заrружаются в бункер автомата.
.М.еханизм бункера заrрузочноrо устройства БЗУ, приводимый в дей
ствие двиrателем ДВ 1 , захватывает маrниты, ориентирует их опре-
деленным образом и подает в маrазин М. Далее ПМ поступают в
питатель ЛТ, который за каждый такт работы выдает по одному
маrниту в rнездо конвейера карусельноrо типа КН В, представляю-
щий собой диск с четырьмя симметрично расположенными rнездами.
За такт диск поворачивается на 1/. окружности. Контролируемый
маrнит проходит операции: захват маrнита КН В; перемаrничивание
и контроль свойств, выброс бракованных ПМ в бункер брака ББр,
выброс rодных ПМ в бункер rодных БF. В начале каждоrо такта
КН В запускает устройство синхронизации и управления УСУ, KOTO
рое осуществляет переключение обмоток электромаrнита Л по задан-
ной nporpaMMe. На электронное измерительное устройство ЭИУ от
преобразователя Холла ЛХ подается сиrнал разности потоков испы-
TyeMoro и образцовоrо маrнитов. Преобладание той или друrой ве-
личины определяет фазу сиrнала, который в свою очередь является
определяющим для сортировки ПМ. Вращение КН В осуществляется
от специальноrо двиrателя ДВ 2 . Классифицирующий электромаrнит
КЭМ служит для пропуска ПМ в rодные. Маrнитопроводом электро-
маrнита является трехстержневая маrнитная система. Поrрешность
за счет отклонения размеров при контроле ПМ не компенсируется.
Производительность автомата 10000 шт. за смену.
В устройствах с датчиками маrнитноrо потока типа насыщаю-
щих трансформаторов сравниваются не сами потоки, а пропорцио-
нальные им электрические сиrналы. Схема подобноrо устройства при-
ведена на рис. 10-14, в, rде W силовые обмотки намаrничивающеrо
устройства; ом и им образцовый и испытуемый маrниты; 1
маrнитопроводы электромаrнита; R сопротивление наrрузки диф-
ференциальной схемы; Фl и потоки образцовоrо и испытуемоrо
маrнитов; rп и reHepaTop прямоуrольных импульсов; Wlt и W12
первичные обмотки насыщающихся трансформаторов; W2t и W22----
вторичные обмотки насыщающихся трансформаторов; ФЧУ фазо.
чувствительный усилитель. При совпадении характеристик перемаr-
ничиваемых ом и И М на выходе дифференциальной схемы сиrнал
отсутствует. Если характеристики ПМ отличаются, то на выходе
ФЧУ появляются однополярные импульсы. Полярность их указыва-
ет на знак, а ширина на разность маrнитных потоков. Из-за.. низ-
кой чувствительности и сложности измерительных узлов устроиства
с насыщающимися трансформаторами менее перспективны по срав-
нению с дифференциальными маrнитными системами.
Установка для контроля шлифованных внутрирамочных ПМ диа-
метром 15 35 мм и высотой 1 о зо мм имеет функциональные уз-
ЛЫ, связь между которыми приведена на рис. 10-15, а. От управля-
ющеrо устройства УУ поступают сиrналы на включение соответству-
ющих цепей блока питания БЛ: силовых цепей ПОСТОянноrо тока
электромаrнита ЭМ и размаrничивающей обмотки РО; силовых це-
пей импульсноrо тока для намаrничивающей обмотки но; цепей пи-
тания измерителей маrнитной индукции В и напряженности поля Н
и устройства контроля У К. В качестве первичных преобразователей
используются феррозонд для измерения В и ПХ для измере-
ния Н. Принцип работы установки основан на сравнении характери-
r :-l
1 0) 1 &1 m z Rz I
I Р. Р2 I
I :
I I
I Тр I
I ФС RJ I
L J
Рис. 10-15. Схемы устройства для контроля ПМ.
а для пм простой формы: б по разностному методу испытания: в с ИМ-
пульсным перемаrничиванием ПМ.
стик образцовоrо и испытуемоrо Л М на участке кривой размаrничи-
вания от значения В, меньшеrо Вт, до точки вБJ1ИЗИ Не. .Установка
позволяет определять ось термомаrнитной обработки Л М, намаrни-
чивать П М автоматически трехкратно повторяющимся импульсом
тока, сравнивать характеристики ом и ИМ, определяя кривую ЛВ==
== (Ви Во) ==1(Н), аВТQматически разбраковывать ПМ. Источником
маrнитноrо поля Является мостовая маrнитная система. Устройство
контродя работает в режимах измерения и разбраковки. В первом
случае Н измеряется ПХ, а разностное значение маrнитноrо пото-
ка феррозондом. Сиrнал с ПХ подается на реле, отключающее
ток в РО при значениях Н, соответствующих Н е контролируемых ПМ
в пределах от О до 120 кА/м. Сиrнал с феррозонда через фазочувст-
вительный выпрямитель подается на потенциометр. В режиме «Раз-
30.
476
и спытанuе .мaeHиTHO T8epдыx .материалов
[F л. 10
10 5] Проuзводственный контроль постоянных .маенuтов
477
браковка разница этоrо сиrнала и onopHoro воздействует на поля-
ризованное реле так, что rодные П М не вызывают срабатывания ре-
ле. Время разбраковки одноrо П М 5 с. Время измерения координат
одной точки 8 с.
Функциональная схема устройства, реализующеrо разностный
метод испытания и непрерывно-индукционный способ измерения,
представлена на рис. 10-15, б. В качестве намаrничивающеrо устрой
ства используется тороидальный электромаrнит ЭМ, в зазоре кото-
p oro с помощью клина размещаются испытуемый и образцовый ПМ.
Клин выполняется разрезным: одна ero половина зажимает образцо-
вый маrнит ОМ, друrая ---- испытуемый ИМ. Питание ЭМ осуществ-
ляется от тиристорноrо переключателя ПУ с независимым возбуж-
дением колебательноrо контура. Частота намаrничивающеrо тока 5----
7 ru. Измерительные обмотки индукции И КИ, имеющие одинаковые
площади и числа витков, соединены встречно. Маrниты И М и ОМ
располаrаются параллельно друr друrу. Сиrнал с И КИ поступает
на интеrрирующее устройство ИУ. В устройстве используется фазо
ВЫЙ селектор ФС, предназначенный для выделения из Bcero разност-
Horo сиrна.7Ia участка, соответствующеrо спинке петли маrнитноrQ
rистерезиса. Фазовый селектор состоит из двух цепочек (R 1 C 1 и
R 2 C 2 ) и источников переменной э. д. с., получаемой с помощью ре-
зистора R з и трансформатора Тр от источника намаrничивающеrо
тока.
Фазовращатели управляют работой поляризованных реле Рl и
Р2, контакты которых шунтируют выход ИУ дЛЯ получения сиrнала
разности на участке от Br дО О. Диоды Дl И Д2 образуют сектор
полярности с целью обеспечения однозначноrо срабатывания класси-
фицирующеrо реле КР, т. е. срабатывания только при прохождении
неrодных маrнитов. Оконечный усилитель ОУ предназначен для уси-
ления сиrналов, появляющихся при наличии ПМ с заниженными ха-
рактеристиками. Описываемый автомат для разбраковки ПМ малых
размеров обеспечивает поrpешвость разбраковки :t 1,5 % и произво-
дительность контроля 2000 шт. В час.
В последнее время все большее внимание уделяется импульсным
устройствам для намаrничивания высококоэрцитивных материалов
на основе сплава РЗМ-Со. Поэтому естественно стремление исполь-
зовать их и для контроля качества П . Примером разработки уст-
ройства для производственноrо контроля качества ПМ при импульс-
ном перемаrничивании является установка УИК-2. Схема ее приве
дена на рис. 10-15,8, rде С ---- соленоид, О испытуемый образец,
НО ---- измерительные обмотки с числом витков w' и w", ТТ ---- то-
ковый трансформатор, И ---- интеrраторы, НО ---- нуль-орrаны, П 1----
П З ---- устройства пам.яти, Р реrистраторы. Индукционный преобра
зователь выполнен в виде двух обмоток с одинаковым числом вит-
ков (w" w'), намотанных с некоторым зазором S одна на друrую.
Обмотки включены последовательно встречно и помещаются в ней-
тральное сечение маrнита, причем обмо'fка w' используется для из-
мерения потока намаrниченности, а разНОсть сиrнал<;>в обмоток w' и
w" несет информацию о среднем значении танreнциальной соста:зля-
ющей результирующей напряженности поля. Напряженность внешне-
ro перемаrничивающеrо поля измеряется с помощью ТТ по току со-
п ноида с.
Перед измерением размаrниченный П М с измерительными об
мотками помещается в соленоид и намаrничивается импульсом тока
до насыщения. Устройство памяти П 1 запоминает сиrнал, пропорцио-
нальный остаточной намаrниченности M r . Измерение Н еВ осуществ-
ляетс.я в момент равенства нулю потока BeKtopa индукции в нейт-
ральном сечении ПМ. СиrtIалом об этом служит управляющий им-
пульс Н0 1 , который воздействует на устройство памяти П 2 . Анало-
rично работает канал для измерения НеМ (Из, П з ), причем памятью
П з управляет НО з , на вход KOTOpOro поступает сиrнал, пропорцио-
нальный намаrниченности. Установка УИК 2 работает совместно с
импульсным намаrничивающим устройством и обеспечивает относи
тельные испытания маrнитов одноrо типоразмера в диапазоне Mr
0+1000 кА/м, HeB O+ 1000 кА/м; HeM 0+2000 кА/м. Поrреш-
НОСТЬ измерения не превышает 1,5%. Индикация результатов осу-
ществляется при помощи трех цифровых вольтметров типа Ф 21 О.
Список литературы
479
к введению
В-18. ЛЬЮПОЛЬД Х. А., Ротварф Ф. Разработка настраиваемой
маrнитной цепи для СВЧ-фильтров с полосами частот от 18 до
26,5 rrц (К) и от 26,5 до 40 rrц (Ка). Там же, с. 115 131.
В-19. ЛиМэн Дж, Ямамура А. Маrнитные подшипники и высокие
скорvсти вращения. Там же, с. 161 174.
В-20. Бейли Л. Дж., Рихтер Е. Разработка быстроходноrо reHe-
ратора с номинальной мощностью 200 кВ. А на постоянных маrни-
тах из сплава R-Co. Там же,' с. 14 155.
B 21. Нудлман С. Применение постоянных маrнитов на основе
редкоземельных элементов в двиrателях постоянноrо тока. Там же,
с. 132 143.
В-22. Уайтли Е. Мноrофункциональный датчик скорости с при-
менением R-Co маrнитов. Там же, с. 10 1071
В-23. Джаффи В., fepp Дж. Новые направления в конструиро-
вании приводов с использованием редкоземельных маrнитов. Там же,
с. 73 78.
В-24. Тейлор Р. Дж., Вэйнрайт д. п. Характеристики и стои-
мость маrнитов из редкоземельных металлов с кобальтом с полимер-
ными связками. Там же, с. 222 224.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I
В-l. Стрнат К. Дж. Обзор и анализ промышленных маrнитов из
редкоземельных металлов с кобальтом. ---- В кн.: Маrниты из сплавоВ
редкоземельных металлов с кобальтом. М.: Металлурrия, 197 .
В-2. Evershed s. Permanent magnets in theory and practlce.
IEEE, 1920, vol. 58, р. 780 825.
В-3. Пику Р. Постоянные маrНИТЫ. Расчет и техника примене-
пия: Пер. с фр. rнти, 1931.
В-4. Аркадьев В. К. Электромаrнитные процессы в металлах.
М.: ОНТИ, 1935.
В-5. Разумовский Н. Н. Применение метода постепенноr,? интеr-
рирования к маrнитным системам, подверrнутым маrнитнОИ стаби-
лизаuии частичным размаrничиванием. ---- Известия электропромыш-
ленности слабоrо тока, 1940, NQ 11, с. 56 58.
B 6. Underhill Е. Designing stabilized permanent magnets.
Electronics, 1944, vol. 17, NQ 1, р. 118 121, 310,313,314,316.
В-7. Сенкевич А. М. Постоянные маrНИТЫ I пособие к проектиро-
ванию 1М.: Изд. ВВИА им. Жуковскоrо, 1947.
В-8. Ротерс f. Электромаrнитные механизмы: Пер. с анrл. М.:
rосэнерrоиздат, 1949. .
B 9. Сливинская А. f. и fOPAOH А. В. Постоянные маrниты. Л.:
Энерrия, 1965.
B 1 О. Арнольд Р. Р. Расчет и проектирование маrнитных систем
с постоянными маrнитами. М.: Энерrия, 1969.
В-ll. Коrен-Далин В. В. и Комаров Е. В. Расчет и испытание
систем с постоянными маrнитами. М.: Энерrия, 1977.
_ B 12 Деряrин А. В. Редкоземельные маrниты. ---- Успехи физи-
ческих наук, 1976, т. 120, вып. 3, с. 393----437.
В-13. Брехна f. Сверхпроводящие маrнитные системы. М.: Мир,
1976.
В-14. Пентлика С., Пубо П. Моментный маховик на маrнитных
подшипниках. В кн.: Маrниты из сплавов редкоземельных метал-
лов с кобальтом. Пер. с анrл. М.: Металлурrия, 1978, с. 185 198.
В-15. Веди Х. П., Шиндлинrер Р. С. R-Со маrниты для HOBoro
поколения двиrателей и маrнитных подшипников высокоскоростных
двиrателей. Там же, с. 175 184.
В-16. Штудер Ф. А. Новый моментный двиrатель постоянноrо
тока. Там же, с. 15{}.......-160.
В-17. Эффлек С. А. Применение R-Со-маrнитов в прецизионны.х
акселерометрах. Там же, с. 93----102.
к ел. 1
- 1-1. Аркадьев В. К. Электромаrнитные процессы в металлах. М.:
ОНТИ, 1935.
1-2. fаврилов А. Н., Чижиков ю. В. Технолоrия маrнитных
элементов для приборов и средств аВ10матики и вычислительной
техники. М.: Энерrия, 1974.
1-3. fexep К. Теория чувствительности и допусков элекС'ронных
полей. М.: Советское радио, 1973.
1 4. Калашников С. f. Электричество. М.: Наука, 1970.
1-5. Кривоноrов В. К., Чеботаренко В. Я. Некоторые особенно-
сти топоrрафии маrнитноrо поля радиально намаrниченных маrнитов
из феррита барRЯ, имеющих центральное отверстие. ---- Труды НИИ-
автоприборов, 1975, вып. 1 (35).
1-6. Мельников ю. А. Постоянные маrниты электровакуумных
СВЧ приборов. М.: Советское радио, 1967.
1-7. Миткевич А. В. Стабильность постоянных маrнитов. М.l
Энерrия, 1971.
1-8. Пятин ю. М. MarHHTHble цепи с постоянными маrнитами.....
В кн.: Приборостроение и средства автоматики, т. 2, ки. 2, М.: Ма4
шиностроение. 1964.
1-9. Румшиский л. 3. Математическая обработка результатов
экспериментов. М.: Наука, 1971.
1-10. Сенкевич А. М. Постоянные маrниты (пособие к проеК1И-
рованию). М.: изд. ВВИА им. Жуковскоrо, 1947.
1-11. Сухоруков Р. ю. Аналитическое исследование точности
маrниторезистивных потенциометрических датчиков. ---- В КВ.: Тези-
сы докладов Всесоюзной научно-технической конференции «Совер-
шенствование технолоrии приборостроения на основе последних до.
С1ижений науки и техники . М.: 1973.
1-12. TeAJlop К., Дарби М. Физика редкоземельных соединений.
М.: ир, 1974.
480
Список литературы
Список литературы
481
к ел. 2
3 8. Пику Р. Постоянные маrниты. М.: rнти, 1931.
3-9. Пятин Ю. М. Расчет электрических элементов измеритель..
ных приборов. М.: Машиностроение, 1965.
3-10. Пятин Ю. М., Рейттан Э. Я., Дмитриев С. В. О распро..
страненной ошибке, допускаемой при расчете воздействия внешнеrо
л;. на постоянный маrнит. Приборы и системы управления, .1970,
3 11. Ротерс r. Электромаrнитные механизмы: Пер. с aHr л. M.
rосэнерrоиздат, 1949.
3-12. Сотс.ков Б. С. Основы расчета и проектирования электро"
механических элементов автоматических и телемеханичеСI{ИХ уст..
ройств. М.: Энерrия, 1965.
2-1. Балаrуров В. А., rолтеев Ф. Ф., Ларионов А. Н. Электриче-
ские машины с постоянными маrнитами. М.: Энерrия, 1964.
2-2. Boerdijk А. Н. Levitation Ьу static magnetic fields. Philips
TechnicaJ Review 18, 195&----1957, 4 5, р. 125 127.
2-3. Boutry, Evrard, Perrin. Metrologie mesure absolute tres bosses
prassions аи mоуеп d'un dispositife radiometrique а suspension dia-
magnetique. ---- Comptes Rendus des Secnes de R'Academie des Scien-
ces. 251, Н2 1, 70 73. .
2-4. Braunbeck w. Freischwebende Кбrреr im elektrischen und
magnetischen Feld. --- Z. f. Physik, 1939, Bd 112, Н. 7---8.
2-5. 3лобин В. А., Муромкина Т. С., Поспелов П. В. Изделия
из ферритов и маrнитодиэлектриков. М.: Советское радио, 1972.
2-6. Earnshaw S. Transactions Cambridge Philips Society, 1842,
vol. 7.
2-7. Кошелев Б. В., Курис э. Д. Оценка максимальНой силы в
Диамаrнитном подвесе. ---- Труды МАИ. Системы ориентации и нави-
rации и их элементы, 1978, вып. 42.
2-8. ПониэовскиА В. М. Свободный подвес диамаrнитных тел в
постоянном маrнитном поле. --- Успехи физических наук. 1970, т. 100,
вып. 3.
2 9. Поииэовский В. М., Кошелев Е. А. Пассивный диамаrнит-
ный подвес. ---- Труды МАИ. Системы ориентации и навиrации и их
элементы, 1978, вып. 42.
2-10. Шабашов А. П., Николаев Е. А. Маrнитные системы для
передачи движения через переrородку. ---- Вестник машиностроения,
1970, Н2 6.
2-11. Steingrower Е., Frank S. Indikations-Mebwerk mН frei-
schwebendem Laufer..... Elektrotechnische Zeitschrift, Bd 19, Н. 25,
S. 71 719.
к ел. 5
5-1. Альтман А. Б. Зависимость маrнитных свойств металлоке-
рамических постоянных маrнитов от пористости. --- Физика метал.
лов и мет алловедение, 1967, т. 4, N'g 1.
5 2. Постоянные маrниты из порошков I Альтман А. В., rлады..
шев П. А., Мелашенко И. П., Мемелов В. Л., Сорокина В. Н. Эйсу-
рович А. С. ---- Информационно технический сборник, ЦБТИ МЭП,
1956, вып. 15.
.5-3. Постоянные маrниты: Пер. с анrл.j Справочник под ред.
Л. Ш. Казарновскоrо. М.: rосэнерrоиздат, 1963.
к ел. 6
к 2А. 3
6-1. rрацианов Ю. А., Пасечная В. В. Исследование пластично-
сти сплава ЮНДК-24. Сборник трудов ЦНИИЧМ, 1969, вып. 71,
с. 114---119.
6-2. rрацианов Ю. А., Пасечная В. В. Особенности деформируе-
мых железоникельалюминиевых сплавов для постоянных маrиитов.
В ки.: Прltменение прецизионных сплавов в приборо- и arperaTo.
строении. Саратов: НТИ, 1971, с. 89 93.
6-3. rрациаиов Ю. А., Рябинкин А. r. Влияние химпческоrо со..
става и режимов термической обработки на маrнитные свойства вы.
сококоэрцитивных кобальт-платиновых сплавов. ---- Сборник трудов
ЦН И ИЧ М, 1968, Н9 51, с. 90---97.
6-4. rрацианов Ю. А., Рябинкин А. r. Высококоэрцитивные ко.
бальт-платиновые сплавы..... Электричество, 1965, Н2 1 О, с. 86 87.
6-5. Мастяев Н. 3., Орлов И. r. rистерезисные электродвиrате.
ли. Ч. 1. М.: Энерrия, 1963.
6-6. Ми Ч. Физика маrнитной записи: Пер. с анrл. М.: Энерrия,
1967.
6 7. Прецнзионные сплавы j Справочиик под ред. В. В. Молоти.
лова. м.: Металлурrия, 1974. ' .
6 8. Шур Я. С., Лужинская М. r., Шубина Л. А. Влияние уПру.
rих напряжений и термомеханическоА обработки на маrнитные
свойства ВЫСОКОКОЭРЦНТИВ8ЫХ сплавов. ---- Физика металлов и метал-
ловедение, 1957, 9, с. 127 1279.
3-1. Арнольд Р. Р. Расчет и проектирование маrнитных систем
с постоянными маrнитами. М.: Эиерrия, 1969.
3 . Буль Б. К. Основы теории и расчета маrнитных цепей. М.:
Энерrия, 1964.
+- 3-3. rOBOpKOB В. А. Электрические и маrнитные поля. М.: roc-
энерrоиздат, 1960.
+ 3 4. rордон А. В., Сливинская А. r. Электромаrниты постоянно.
ro тока. М.: rосэнерrоиздат. 1960.
3-5. 3еАн Е. Н. Исследовние маrнитной проводимости между
боковыми поверхностями соосных цилиндрических маrнптопрово-
АОВ. ---- В кн.: Научные труды Всесоюзноrо заочноrо машинострои-
1ельноrо института, 1974, т. 24.
. 3-6. Cramp W., Calderwood N. 1. ТЬе calculation of air-space
flux. --- IEE Journal, 1923.
.. 3-7. Любчик М. А. Силовые электромаrииты аппаратов и уст-
роиств аВтоматики постоянноrо тока. М.: Энерrия, 1974.
482
Список литературы
Список литературы
483
к ел.' 8
8 1. 3ак А. Л., Сухоруков Р. ю. Электромаrнитное поле в за-
зоре систем с маrнитами из сплавов SmCo s . Электротехника,
1976, Н2 8.
8 2. Martin D. L., Benz М. G. Magnetization change for Cobalt
Rare Earth Permanent magnet AlIoys when Heated ир to 6500 С .......
cIEEE Trans. оп Magn . 1972, v. May 8, N2 1, р. 35.
к ел. 9
1 0 8. Скоков А. Д., Красавин Ю. и., ПуэеА И. М. Топоrрафия
поля мощноrо электромаrнита, работающеrо в режиме пересыщен-
ных наконечников. Приборы и техника эксперимента, 1977, N2 3,
С. 195.
]O 9. Скоков А. Д., Потапов Н. Н., Красавин Ю. И. Использо-
вание тиристорноrо преобразователя типа пттр 460-200 в качестве
блока питания лабораторноrо электромаrнита. Приборы и тех-
ника эксперимента, 1974, Н2 3, С. 240.
1 o 1 О. Февралева Н. Е. Маrнитотвердые материалы и постоян-
ные маrниты. Киев: Наукова думка, 1969.
10-11. Февралева Н. Е. Устройства для определения характе-
ристик МТМ. В кн.: Вопросы общеrо электроприборостроения.
Киев: АН УССР, 1960, с. 156 163.
1 o 12. Шихин А. Я. Автоматические маrнитоизмерительные сис-
темы. М.: Энерrия, 1977.
10-13. Шихин А. Я., Казаков В. Н. Преобразователь маrнитноЙ
индукции с компенсирующим устройством. Измерительная техни-
ка, 1973, N2 7, с. 51 52.
10-14. Устройство для испытания маrнитотвердых материалов I
I Шихин А. Я., Казаков В. Н., Лаrутин О. Б. и др. Киев: Наукова
думка, 1971, с. 58 65.
9-1. Редкоэемельные ферромаrнетики и антиферромаrнетики I
Белов К. П., Бе.пянчикова М. А.. Левитин р. З. и др. М.: Наука,
1965.
. 9 2. Влияние химическоrо состава, термической обработки и ус-
ловий технолоrии производства на маrнитные свойства сплавов ти-
па супермендюркос I Елютин О. П., Красных В. И., Шопов Б. Н. и
др. Сборник ЦНИИЧМ сПрецизионные сплавы , 1968, Н2 64.
9-3. Пwеченкова f. В., Скоков А. д. Температурная зависимость
индукции маrнитноrо насыщения сплавов системы железокобальт.
Физика металлов' и металловедение, 1962, Н2 14, С. 797.
9-4. Пшеченкова f. В., Скоков А. д. Маrнитные сплавы для ра-
боты при высоких температурах. ---- Электричество, 1964, Н2 4, с. 79.
9-5. Скоков А. д. Маrнитная анизотропия железокобальтовых
сплавов. Физика металлов и металловедение, 1967, Н2 24, с. 240.
9 6. Скоков А. Д., Пwечникова f. В. Маrнитная анизотропия
сплавов типа пермендюр. Физика металлов и металловедение,
1968, Н2 26.
к ел. 10
1 o 1. Андриевский Е. А. Измерение параметров постоянных Mar-
нитов. Киев: TexHiKa, 1977.
10 2. А. С. }6 345459 (СССР). Андриевский Е. А., Лесник Л. Н.,
Непокрытый Я. Ф. Коэрцитиметр. Опубл. в Б. И., 1972, Nq 22.
10-3. Астапенок М. Ф., Иrнатовская f. Я., Чечурина Е. Н. Оп-
ределение маrнитных характеристик материала на rOTOBblX маrни-
тах. Труды ИН-тов Комитета стандартов, мер и измерительных
приборов, 1965, вып. 79 (139), с. 116 119.
10-4. А. С. }6 161421 (СССР). Конашинский А. В., Конашин-
ский Ю. А. Устройство для серийноrо контроля постоянных маrнитов.
Опубл. в Б. И., 1964, N2 7.
1 0 5. Лобынцев Е. С. Измерение коэрцитивной силы образцов
высококоэрцитивных материалов при помощи преобразователеЙ
Холла. Измерительная техника, 1975, N2 5, с. 63 64.
10-6. Пеккер И. и., Доманов А. д. Автомат для разбраковки
постоянных маrнитов по маrнитным свойствам. Тр. ин тов roc-
комитета, 1962, вып. 64 (124), с. 123 128.
1 o 7. Пуэей И. М., Сабинин П. f. Электромаrнит для физико-
химических исследований. ---- Приборы и техника эксперимента, 1960,
Н2 1, с. 104.
Оелавленuе 485
оrЛАВЛЕНИЕ
2 9. Нормальные ряды литых маrнитов простейшей формы 168
2-10. Нормальные ряды ферритовых маrнитов . . . . 172
2-11. Нормальные ряды маrнитов и маrнитных систем сложной
формы . . . . . . . . . . . . . 178
rлава третья
Расчет маrнитных систем с постоянными маrнитами
3-1. Общие положения . . . . . . . .. 185
3 2. Расчет маrнитов с арматурой методом отношений . . 186
3-3. Расчет маrнитов без арматуры методом В. К. Аркадьева
(методом размаrничивающеrо фактора) . . . . . .. 194
3 4. Расчет маrнитов без арматуры методом эквивалентноrо
соленоида . . . . . . . . . 202
3-5. Взаимодействие маrнита и CTopoH"Hero поля . . . .. 211
3-6. Расчет сил взаимодействия стержневых маrнитов мето-
дом ЭКВИвалентных диполей . . . . . . . . 217
3-7. Расчет маrнитных систем силовых маrнитных опор энер-
rетическим методом . . . . . . . . . . 219
3 8. Расчет защиты измерительных приборов от полей рассея-
ния сильных постоянных маrнитов . . . . . . 228
3-9. Реализация требуемой характеристики распределения по-
ля в рабочей зоне маrнита . . . . . . . . 237
3-10. Расчет маrнитных систем приборов радиоэлектроники 244
Л<\етодика и порядок расчета . . . . . . . . . 244
При меры расчета . . .. ... 246
3-11. Расчет проводимости воздушных путей маrнитноrо потока 267
rлава четвертая
Технолоrия изrотовления литых постоянных маrнитов
4-1. ИзrотовленИе отливок . . . . . . . 306
4-2. Термическая обработка сплавов типа альнико 319
4-3. Обработка поверхностей литых маrнитов 323
4-4. Изrотовление маrнитов из сплавов альнико методом
пластической деформации 330
Предисловие 3
Введение 5
rлава первая
Основные характеристики маrнитно-твердых материалов
1-1. Основные величины, единицы и уравнения маrнетизма 10
1-2. Виды маrнетизма . . . 15
1-3. Маrнитные свойства материа лов . . . . . . 23
I 1-4. Классификация маrнитно-твердых \fатериалов. 34
1 5. Маrнитные параметры отечественных маrнитно-твердых
материалов . . . . 44
1-6. Маrнитные параметры зарубежных маrнитно-твердых
материалов . . . .. .. . .. 49
1-7. Расчетные характеристики размаrничивания и характери-
стики маrнитноrо возврата для материалов, выпускаемых
в СССР . . . /. . . . . . . . . . [ 67
1-8. Аппроксимация кривой размаrничивания и петли маrнит-
Horo возврата . . . . . . 102
1-9. Теоремы подобия маrнИТНЫХ систем 108
1 10. Выбор материала для маrнита 108
1-11. Стабильность постоянных маrнитов 114
1-12. Методика расчета технолоrической точности и темпера-
турной стабильности рабочеrо потока маrнитных систем 121
rлава вторая
Конструкции маrнитных систем с постоянными маrнитами
rлава пятая
ТеХRолоrи. изrотовления маrнитов из пороwков
5-1. Технолоrия нзrотовления металлокерамических маrнитов ЗЗ5
5-2. Технолоrия изrотовления маrнитов из композиций 340
2 1. Общие положения . " 127
2-2. Маrнитные системы измерительных приборов . 128
2 3. Маrнитные системы светолучевых осциллоrрафов 135
2-4. Маrнитные системы приборов радиоэлектроники 137
2-5. Маrнитные системы электрических машин 138
2-6. Маrнитные системы муфт и редукторов 152
2-7. Маrнитные системы опор и фиксаторов . 156
2-8. Постоянные маrниты поляризованных маrнитных систем 164
rлава шестая
Техн оrия изrотовления маrнитов и друrих изделий
из пластически деформируемых маrнитно--твердых СПJlавов
6-1. Маrнитно-твердые деформируемые сплавы общеrо назна-
чения . . . . . . . . . . . . . . 346
6-2. Сплавы для иэrотовлеиия ахтивноl части ротороа rисте-
реэисторных двиrатeлeIt, DOJIутвердых материалов . . З6О
6-3. Сплавы для HOCBTuel 118rвитвой" записв. 367
486 Оелавление
rлава седьмая
Технолоrия изrотовления . ферритовых маrнитов
7 1. Маrниты из феррита бария 371
7-2. Маrниты из феррита стронция 374
7 3. Режимы механической обработки ферритов бария и
стронция 375
7-4. Маrниты из феррита кобальта . 375
7-5. Зависимость мзrнитных параметров ферритов от темпе-
ратуры 376
7-6. Устойчивость маrнитных параметров ферритов 377
rлава восьмая
Технолоrия изrОТО8ления маrнитов из интерметаллических
соединениА
8-1. Маrниты из редкоземе.1JЬНЫХ металлов (РЗМ)
8-2. Маrниты из интерметаллических соединений MapraHua
8-3. Технолоrическое обеспечениерасчетноrо значения маrнит-
Horo потОка в изделиях из РЗМ . . . . . . .
rлава девятая
9-1.
9-2.
9-3.
9-4.
9 5.
атериалы для арматуры постоянных маrНИТО8
Общие сведения . . . . . . . . . . .
Материалы для деталеit маrнитопроводов и деталей, осу-
ществляющих маrнитное экранирование
Материалы для концентраторов маrнитноrо потока
Материалы для термомаrнитных шунтов . .
Материалы для сплошных деталей с маrнитными и не-
маrнитными участками
Материалы для механической арматуры
Аморфные маrнитные материалы
9-6.
9-7.
rлава десятая
. Испытание маrнитно-твердых материалов
и постоянных маrнитов, измерительная аппаратура
10-1. Основные требования, предъявляемые к испытуемым об.
разцам и измерительным установкам. '.
10-2. Общая классификация маrнитно-измерительной аппара-
туры, предназначенной для испытания ПQСТОЯННЫХ Mar-
нитов " .
10-3. Методы и аппаратура для исследования характеристик
маrнитно-твердых материалов
1 0 4. Производственный контроль технолоrическоrо процесса
пзrотовления постоянных маrнитов
10 5. Производственный контроль постоянных маrНИ10В
Список литературы
Постоянные маrниты: Справочник/Альтман А. В'. I
П 63 rерберr А. Н., rладышев П. А. и др,; Под ре Д ,
ю. М. Пятина........ 2-е изд., перераб. и доп. ....... М.
Энерrия, 1980. ----- 488 с., ил.
В пер.: 1 р. 80 к.
В справочнике приведены материалы, необходимые для проектнро
вания постоянных маrнитов, характеристики размаrннчиванпя и Mar
нптноrо возврата для маrнитно твердых материалов, данные о пара
метрах нормальных рядов постоянных MarHHToB н систем с постоян
ными маrнитами, описаны теХНOJIоrия изroтовления н обработки I
свойства маrнитов. Первое изданне вышло в 1971 r. Новое издани
дополнено материалами по технолоrии изrотовления маrнитов из ред'
коземельных материалов и измерению параметров постоянных Mar
ннтов.
Для инженерно техническнх работников, занимаюЩИХСЯ вопроса
ми изrотовления, расчета и проектирования постоянных "аrиитов.
п 30308-028
051 (01 )-80
2302020000
ББК 31.23
6П2.1.04
119-80.
377
381
384
.
387
389
417
433
435
440
444
АлексаН)q) Борисович Альтман, Эдуард Евrеиьевич ВерниковскиА,
Александр Наумович rерберr, Пе тр Алексеевич rла.ll.ышев,
I ЮриА АлексаИ)q)ОВИЧ rрациано /. ЕвrеииА НИКО.lаевич ЗеАн.
JlJOДМИ.lа Александровна l<aBa.lepOBa. ЮриА Михайлович Патин,
Ювеналий Серrеевич Сакатунов, Виктор rеорrиевич CepreeB.
Алексей Денисович Скоков, Рафа'JlЬ Юрьевич Сухоруков.
Анна Марковна ЧеРНАвскаА
ПОСТОЯННЫЕ МАrниты
Редактор Е. Н. 3ейн
Редактор издательства Н. Б. Фомичева
Переплет художника В. п. Осипова
Технический редактор Н. п. Соба"uна
Корректор М. r. rУЛUflЙ
ИБ 16 1929
447
Сдано в набор 25.06.79. Подписано в печать 18.02.80. Т-ОI071. Формат
84х 1081/32. Бумаrа типоrрафская Н2 2. rapH. шрифта литературная.
Печать высокая. Уел. печ. л. 25,62. Уч.-нзд. л. 28.59. Тираж 20000 9КЗ.
Заказ М 64. Цена 1 р. 80 к.
455
456
466
470
478
Издателоство сЭнерrия», 113114, Москва, М.14, Шлюзовая нзб., 10
Владимирская типоrpафия сСоюзполиrрафпрома.
прн rocYAapCTBeHHoM комитете СССР по делам издательств,
полиrрафни и книжной торrовли
600000, r. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7