Спосіб намагнічування постійних магнітів секторної форми та електромагнітний індуктор для його здійснення

Реферат: Винахід належить до способу намагнічування постійних магнітів секторної форми та електромагнітного індуктора для його здійснення і може бути застосований при намагнічуванні постійних магнітів секторної форми для магнітних систем магнітних барабанних сепараторів, які використовуються в гірничодобувній, вугільнодобувній та інших галузях. Спосіб намагнічування постійних магнітів секторної форми включає встановлення постійного магніту секторної форми в робочому об'ємі електромагнітного індуктора, підключеного до потужного джерела імпульсного струму, намагнічування встановленого постійного магніту створеним імпульсним струмом магнітним полем. В способі нахилені грані виконані принаймні з одним згином. Електромагнітний індуктор виконаний у вигляді чотиригранника, дві протилежні грані якого нахилені одна до одної під кутом, вершина якого лежить на лінії в площині симетрії електромагнітного індуктора, а дві другі грані паралельні одна одній. Кожну з нахилених граней електромагнітного індуктора виконують принаймні з одним згином. Технічним результатом винаходу є підвищення на 10-30% ефективності магнітних систем магнітних барабанних сепараторів за рахунок збільшення величини магнітних осаджуючих сил в робочому об'ємі сепараторів. UA 113271 C2 (12) UA 113271 C2 UA 113271 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до способу намагнічування постійних магнітів секторної форми та електромагнітного індуктора для його здійснення і може бути застосований при намагнічуванні постійних магнітів секторної форми для магнітних систем магнітних барабанних сепараторів, які використовуються в гірничодобувній, вугільнодобувній та інших галузях. Відомий спосіб намагнічування постійних магнітів секторної форми [1], який реалізується в відомому електромагнітному індукторі [1]. Спосіб [1] включає встановлення постійного магніту секторної форми в робочому об'ємі електромагнітного індуктора, підключеного до потужного джерела імпульсного струму, намагнічування встановленого постійного магніту створеним імпульсним струмом магнітним полем, вектори індукції якого в тілі магніту при їх умовному продовженні фокусуються на одній лінії, що лежить в площині симетрії постійного магніту в напрямку зменшення його радіуса. Електромагнітний індуктор [1] виконаний у вигляді чотиригранника, дві протилежні грані якого нахилені одна до одної під кутом, вершина якого лежить на лінії в площині симетрії електромагнітного індуктора, а дві другі грані паралельні одна одній. Спосіб намагнічування постійних магнітів секторної форми [1] і електромагнітний індуктор [1] вибрані як прототип запропонованому винаходу. Постійні магніти секторної форми намагнічуються в електромагнітному індукторі [1] в радіальному напрямку з фокусуванням векторів індукції магнітного поля постійних магнітів на осі кіл, які формують криволінійні поверхні постійного магніту секторної форми. Таке радіальне намагнічування постійних магнітів досягається виконанням електромагнітного індуктора [1] відповідної секторної форми, яка повторює форму розміщеного в ньому постійного магніту. Намагнічені радіально постійні магніти секторної форми широко використовуються в магнітних барабанних сепараторах для збагачення руд [2]. Як відомо магнітні системи [3] магнітних барабанних магнітних сепараторів можуть бути суттєво покращені з точки зору ефективності процесу осадження магнітної фракції руди. Це досягається при виконанні магнітних систем сепараторів з постійних магнітів секторної форми намагнічених з фокусуванням їх векторів залишкової магнітної індукції в напрямку збільшення радіуса постійного магніту. Постійні магніти секторної форми з фокусуванням їх векторів магнітної індукції в напрямку збільшення радіуса постійного магніту не можуть бути намагнічені в електромагнітному індукторі - прототипі, що є його недоліком, який усувається в запропонованому винаході. В основу винаходу поставлена задача в способі намагнічування постійних магнітів секторної форми та електромагнітному індукторі для його здійснення шляхом виконання двох нахилених сторін електромагнітного індуктора принаймні з одним згином досягти можливості намагнічування постійного магніту секторної форми, з фокусуванням векторів індукції його магнітного поля в напрямку збільшення радіуса постійного магніту. Поставлена задача вирішується в способі намагнічування постійних магнітів секторної форми, який включає встановлення постійного магніту секторної форми в робочому об'ємі електромагнітного індуктора, підключеного до потужного джерела імпульсного струму, намагнічування встановленого постійного магніту створеним імпульсним струмом магнітним полем, вектори індукції якого в тілі магніту при їх умовному продовженні фокусуються на одній лінії, що лежить в площині симетрії постійного магніту, в якому, згідно з винаходом, намагнічування постійних магнітів здійснюють магнітним полем, вектори індукції якого в тілі постійного магніту при їх умовному продовженні фокусуються в напрямку збільшення радіуса постійного магніту на лінії, розміщеній за робочою поверхнею постійного магніту в електромагнітному індукторі, в якому нахилені грані виконані принаймні з одним згином. Поставлена задача вирішується в електромагнітному індукторі, який виконаний у вигляді чотиригранника, дві протилежні грані якого нахилені одна до одної під кутом, вершина якого лежить на лінії в площині симетрії електромагнітного індуктора, а дві інші протилежні грані паралельні одна одній, в якому, згідно з винаходом, кожну з нахилених граней електромагнітного індуктора виконують принаймні з одним згином, який розділяє електромагнітний індуктор принаймні на дві частини, розміщені одна за одною і кожна з них виконана з різним кутом нахилу граней. Поставлена задача вирішується в електромагнітному індукторі, в якому, згідно з винаходом, кути нахилу протилежних граней частин електромагнітного індуктора та їх довжини описуються такими математичними формулами: 1 UA 113271 C2 0,76c , h 0,306 c   2 arcsin , m   2arctg m  n  (b  5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 3 0,76c 2 h) 1  ( ) , 5 h де  - кут нахилу граней однієї частини електромагнітного індуктора з більшим нахилом, φ - кут нахилу граней іншої частини електромагнітного індуктора з меншим нахилом, c - ширина робочої поверхні постійного магніту, b - висота постійного магніту, h - відстань від робочої поверхні постійного магніту до лінії фокусування векторів індукції його магнітного поля, m - довжина нахиленої грані частини електромагнітного індуктора з більшим кутом нахилу α, n - довжина нахиленої грані частини електромагнітного індуктора з меншим кутом нахилу φ. В запропонованому способі створене струмом електромагнітного індуктора магнітне поле, в якому встановлюється постійний магніт секторної форми для його намагнічування, забезпечує такий напрямок індукції магнітного поля в тілі самого магніту, при якому вектори індукції цього поля направлені при їх умовному продовженні поза зовнішню поверхню постійного магніту під кутом і фокусуються (сходяться під кутом) на одній лінії, яка лежить в площині симетрії постійного магніту за його робочою поверхнею. Намагнічені таким способом постійні магніти секторної форми можуть бути використані для складання магнітних систем магнітних барабанних сепараторів з більшою ефективністю процесу осадження магнітної фракції руди, що сепарується, порівняно з ефективністю відомих барабанних сепараторів магнітна система яких складена з радіально намагнічених постійних магнітів. Виконання електромагнітного індуктора з двох частин досягається заданим згинанням площини протилежних нахилених граней, так, що одна частина електромагнітного індуктора є продовженням другої тільки з іншим кутом нахилу протилежних нахилених граней. Кути нахилу протилежних граней і довжина цих граней задаються місцем установки постійного магніту всередині електромагнітного індуктора і розмірами самого постійного магніту. Співвідношення цих величин описується визначеними у винаході математичними формулами. В способі намагнічування постійних магнітів за рахунок зміни форми електромагнітного індуктора досягається можливість створити саме таке магнітне поле, в якому можливо намагнічувати постійний магніт секторної форми, вектори індукції (при їх умовному продовженні) залишкового магнітного поля якого сфокусовані на одній лінії, що лежить в площині симетрії постійного магніту за його робочою поверхнею. Суть запропонованих електромагнітного індуктора та способу намагнічування постійних магнітів секторної форми пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено поперечний переріз електромагнітного індуктора. На фіг. 2 зображено картину магнітного поля в робочому об'ємі електромагнітного індуктора. На фіг. 3 зображено намагнічений постійний магніт і картина його магнітного поля в робочій зоні магніту. Електромагнітний індуктор 1 для намагнічування постійних магнітів секторної форми (фіг. 1) виконаний чотиригранної форми, дві протилежні грані якого нахилені одна до одної, а дві інші протилежні грані паралельні між собою. Електромагнітний індуктор 1 може виконуватися одновитковим, як зображено на фіг. 1 або багатовитковим, але при будь-якому варіанті його виконання електромагнітний індуктор 1 складається принаймні з двох, розміщених одна за одною частин. Одна з них має кут нахилу протилежних граней (довжиною m ) - α, а інша частина має кут нахилу протилежних граней (довжиною n) - φ. При цьому α >φ. Для намагнічування постійного магніту всередині електромагнітного індуктора 1 встановлюють постійний магніт 2 секторної форми. Місце згину нахилених протилежних граней електромагнітного індуктора 1 - точка K (місце переходу від нахилу під кутом  до нахилу під кутом φ) розміщена над робочою поверхнею постійного магніту 2 на висоті 1/5h, де h - задана відстань від робочої поверхні постійного магніту 2 до лінії фокусування А, векторів індукції його магнітного поля. Лінія А лежить в площині симетрії індуктора 1 а значить і в площині симетрії постійного магніту 2 так, як ці дві площини співпадають. Довжина m та n нахилених граней і самі кути нахилу α та φ визначаються заданими розмірами постійного магніту 2 секторної форми, а саме: висотою постійного магніту - b; 2 UA 113271 C2 5 шириною робочої поверхні постійного магніту - c, а також заданою відстанню від робочої поверхні постійного магніту до лінії фокусування векторів індукції його магнітного поля - h. Співвідношення між вказаними величинами виражаються наступними математичними формулами: 0,76c   2arctg , h 0,306 c   2 arcsin , m 3 0,76c 2 h) 1  ( ) . 5 h На фіг. 1 зображено електромагнітний індуктор 1, виконаний з одним згином на кожній з нахилених граней. Електромагнітний індуктор може бути виконаний з декількома згинами нахилених граней, що дозволяє більш гнучко формувати магнітне поле в тілі постійного магніту 2 забезпечуючи оптимальне магнітне поле постійного магніту, яке відповідає вимогам щодо магнітного поля магнітної системи барабанного сепаратора складеної з таких постійних магнітів. На фіг. 2 зображено картину у вигляді векторів індукції магнітного поля в робочому об'ємі електромагнітного індуктора 1 з векторами індукції B і встановлений в ньому постійний магніт 2, який намагнічується в цьому полі. Магнітне поле збуджується струмом I, який протікає по периметру індуктора 1. Напрямки струму I зображені знаками (+)- від нас і знаком () - до нас. На фіг. 3 зображено намагнічений постійний магніт 2 секторної форми з радіусом r його робочої поверхні і вектори залишкової індукції Bm його магнітного поля. Вектори Bm при їх умовному продовженні сфокусовані на лінії А, на відстані h від робочої поверхні постійного магніту 2. Запропонований спосіб намагнічування постійних магнітів секторної форми здійснюється в запропонованому електромагнітному індукторі, який працює наступним чином. Всередині електромагнітного індуктора 1 (фіг. 1) в його робочому об'ємі між протилежними гранями, нахиленими одна до одної під кутом  , встановлюють і закріплюють постійний магніт 2 на відстані 1/5h від його робочої поверхні до проекції точки Κ (точки згину нахилених граней електромагнітного індуктора 1) на лінії симетрії електромагнітного індуктора 1 так, щоб площини симетрії електромагнітного індуктора 1 і постійного магніту 2 співпадали. Після чого електромагнітний індуктор 1 під'єднують до одного з загальноприйнятих і відомих джерел потужного однополярного імпульсного струму I. Відомо [1], що найбільш поширеним джерелом імпульсного струму, яке використовується в сучасних пристроях для намагнічування постійних магнітів, є заряджені потужні високовольтні конденсатори. В момент під'єднання електромагнітного індуктора 1 до зарядженого конденсатора через електромагнітний індуктор протікає імпульс розряджувального струму I конденсатора, який створює в робочому об'ємі електромагнітного індуктора 1 магнітне поле великої інтенсивності (фіг. 2), яке намагнічує постійний магніт 2 з заданими напрямками векторів B магнітної індукції. При цьому картина магнітного поля в тілі постійного магніту 2 не залежить від величини струму I електромагнітного індуктора 1, а визначається однозначно геометрією граней електромагнітного індуктора 1, розмірами постійного магніту 2 і його положенням всередині електромагнітного індуктора 1. Після відключення джерела потужного імпульсного струму магнітне поле струму електромагнітного індуктора 1 зникає, а магнітне поле намагніченого постійного магніту 2 зберігається заданої картини магнітного поля, як це зображено на фіг. 3. Використання намагнічених по запропонованому способу в запропонованому електромагнітному індукторі постійних магнітів секторної форми дозволяє підвищити на 10-30 % [3] ефективність магнітних систем магнітних барабанних сепараторів за рахунок збільшення величини магнітних осаджуючих сил в робочому об'ємі сепараторів. Джерела інформації: 1. Нестерин В.А. "Оборудование для импульсного намагничивания и контроля постоянных магнитов" М., Энергоиздат, 1986 г., с. 33, с. 48-49. 2. Справочник по обогащению руд, под. редакцией Богданова О.С., М., "Недра", 1983 г., с. 164-175. 3. Патент України №76276 на винахід, В03 1/10, публ. 17.07.2006 бюл. № 7. m  n  (b  10 15 20 25 30 35 40 45 50 3 UA 113271 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 1. Спосіб намагнічування постійних магнітів секторної форми, який включає встановлення постійного магніту секторної форми в робочому об'ємі електромагнітного індуктора, підключеного до джерела імпульсного струму, намагнічування встановленого постійного магніту створеним імпульсним струмом магнітним полем, вектори індукції якого в тілі магніту при їх умовному продовженні фокусуються на одній лінії, що лежить в площині симетрії постійного магніту, який відрізняється тим, що намагнічування постійних магнітів секторної форми здійснюють магнітним полем, вектори індукції якого в тілі постійного магніту при їх умовному продовженні фокусуються в напрямку збільшення радіуса постійного магніту на лінії, розміщеній за робочою поверхнею постійного магніту в електромагнітному індукторі, в якому нахилені грані виконані принаймні з одним згином. 2. Електромагнітний індуктор, що виконаний у вигляді чотиригранника, дві протилежні грані якого нахилені одна до одної під кутом, вершина якого лежить на лінії в площині симетрії електромагнітного індуктора, а дві інші протилежні грані паралельні одна одній, який відрізняється тим, що кожну з нахилених граней електромагнітного індуктора виконують принаймні з одним згином, який розділяє електромагнітний індуктор принаймні на дві частини розміщені одна за одною і кожна з них виконана з різним кутом нахилу граней. 3. Електромагнітний індуктор за п. 2, який відрізняється тим, що кути нахилу протилежних граней частин електромагнітного індуктора та їх довжини описуються математичними формулами: 0,76c 0,306 c 3 0,76c 2   2arctg ,   2 arcsin ,m  n  (b  h) 1  ( ) , де h m 5 h  - кут нахилу граней однієї частини електромагнітного індуктора з більшим нахилом,  - кут нахилу граней іншої частини електромагнітного індуктора з меншим нахилом, c - ширина робочої поверхні постійного магніту, b - висота постійного магніту, h - відстань від робочої поверхні постійного магніту до лінії фокусування векторів індукції його магнітного поля, m - довжина нахиленої грані частини електромагнітного індуктора з більшим кутом нахилу  , n - довжина нахиленої грані частини електромагнітного індуктора з меншим кутом нахилу  . 4 UA 113271 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5