Концентратор магнітного потоку

Изобретение относится к области технического применения магнетизма, получения постоянных магнитных полей с высоким уровнем магнитной индукции. Создание сильных магнитных полей остается до настоящего времени актуальной задачей как для решения проблем магнетизма в фундаментальных исследованиях, так и для различных областей техники. Наиболее экономичным способом получения сильных постоянных магнитных полей является использование сверхпроводящих соленоидов с ферромагнитными концентраторами, размещенными по оси соленоида. ® В сверхпроводящих соленоидах с магнитной индукцией B e при использовании концентратора возникает ® ® ® ® добавка к полю Bк и в рабочем зазоре концентратора создается суммарное поле, равное B å = B e + B к . Известны концентраторы магнитного потока, которые выполнены из пермендюровых стержней с конусными наконечниками в виде насадок, изготовленных из поликристаллического диспрозия, или из сплава эрбий® гольмий-диспрозий, или из монокристаллического гербия [1]. В сверхпроводящем соленоиде при B e = 0,5... 4,0 ® Тл в рабочей зоне концентраторов удалось получить максимальное добавочное поле Bк max = 4,4 Тл. Известен также концентратор, изготовленный из массивной поликристаллической диспрозиевой заготовки с изотропным распределением зерен по кристаллографическим ориентациям. Конструктивно он выполнен так, что ® стержень и конусный наконечник монолитны [2]. В этом случае в магнитных полях B e = 6,0... 12,0 Тл получено ® добавочное поле Bк = 4,2 Тл. Наиболее близким техническим решением является концентратор, в котором стержень и конусный наконечник также монолитны, но изготовлены из поликристаллического текстурированного диспрозиевого прутка - заготовки так, что плоскость легкого намагничивания (002) ориентирована вдоль оси концентратора [3]. С ® ® помощью такого концентратора в полях B e = 4,0... 12,5 Тл дости гнуто добавочное поле Bк max = 5,0 Тл. Общим недостатком в конструкции аналогов и прототипа является принципиальное ограничение достижения ® максимальной величины добавочного поля Bк max . В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать концентратор магнитного потока путем изменения ориентации магнитных силовых линий в конусных сегментах, что обеспечивает повышение магнитной индукции в рабочем зазоре концентратора. Это позволяет обеспечить повышение работоспособности концентратора магнитного потока. Поставленная задача решается тем, что в концентраторе магнитного потока, состоящем из двух стержней с конусными наконечниками, выполненных из ферромагнитного текстурированного материала, которые образуют рабочий зазор, согласно предложенному изобретению, конусные наконечники выполнены из сегментов, в текстурированном материале которых плоскость легкого намагничивания расположена так, что пересекает центральную ось концентратора в рабочем зазоре. Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1 и 2. Концентратор состоит из 2-х идентичных стержней 1 с цилиндрическими хвостовиками 2, выточенными из текстурированных диспрозиевых прутков, в объеме которых плоскость легкого намагничивания (002) располагается параллельно оси стержня. Конусная часть наконечников выполнена в виде сегментов 3, изготовленных из таких же текстурированных диспрозиевых прутков. Стержни 1 концентратора были изготовлены из текстурированного прутка диаметром D = 38,7 мм и с хвостовиками 2 диаметром d = 2,5 мм, а конусные наконечники с углом при вершине 2 j = 96 o выполнены из 4-х отдельных сегментов 3. Конусные наконечники фиксируются на стержнях концентратора, как обычно, с помощью обоймы (на чертеже не показана). Угол выбран из известных условий создания максимальной концентрации магнитных силовых линий в рабочем зазоре концентратора [4]. Каждый сегмент вырезали из текстурированного прутка так, чтобы плоскость легкого намагничивания (002), параллельная оси прутка, располагалась приблизительно под углом a = j / 2 к оси стержня с хвостовиком. При такой ориентации плоскости намагничивания (002) в каждом конусном сегменте магнитные силовые линии, формируемые магнитными моментами, направлены преимущественно в рабочий зазор концентратора, ® что усиливает эффект концентрации магнитного потока и повышает величину магнитной индукции Bк в рабочем зазоре. Испытание концентратора при температуре 4,2 К в сверхпроводящем соленоиде с собственным магнитным ® ® полем Be = 2,0... 15,0 Тл показала, что достигнута максимальная индукция Bк max = 6,8 Тл, тогда как с такими же конструктивными размерами концентратор, изготовленный измонолитного текстурированного диспрозия ® (прототип), дал добавочное поле Bк max = 5,8 Тл; таким образом, в предлагаемом концентраторе добавочное, магнитное поле повышено на 17 % по сравнению с концентратором, изготовленным из сплошного монолитного диспрозиевого текстурированного прутка.