DE1012706B - Magnetsystem zur Erzeugung eines gleichfoermigen starken Magnetfeldes - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem zur Erzeugung eines gleichförmigen starken Magnetfeldes in einem Luftspalt von größerer Längs- als Querabmessung.

Im allgemeinen lassen sich mit rohrförmigen Magneten nahezu gleichförmige Magnetfelder über einen großen Teil der Länge· ihres Luftspaltes erzielen. Es wurden bereits rohrförmige Magnete besonderer Ausbildung vorgeschlagen, die einen Luftspalt haben, dessen Längsschnitt durch eine axiale Ebene in der Mitte der Achse die kleinste Breite hat und in Richtung auf die Enden des Magnets breiter wird.

Man kann annehmen, daß unter diesen Umständen magnetische Oberflächenbelegungen, die auf die Innenfläche des Magnets beschränkt sind, auftreten, und zwar insbesondere in der Nähe des Mittelteils des Luftspaltes. Sie gestatten die Erzeugung eines nahezu gleichförmigen Feldes auf einer großen Länge, ohne daß die Querabmessungen der Röhre, welche der Magnet darstellt, beträchtlich sind. Derartige Magnete eignen sich besonders für die Fokussierung des Elektronenstrahls in Lauffeldröhren. Ein Nachteil der rohrförmigen Magnete ergibt sich daraus, daß das im Luftspalt erzeugte gleichförmige Feld einen Wert hat, der nahezu gleich der Entmagnetisierungsfeldstärke im Magnet und infolgedessen geringer als die Koerzitivkraft der Legierung ist, aus welcher der Magnet besteht. Wenn man also z. B. magnetische Feldstärken von etwa 600 bis 650 Oersted erzeugen will, kann man Legierungen wie »Alnico VI« (8% Al, 14% Ni, 24% Co, 3% Cu, 0,5% Ti) verwenden", die eine Koerzitivkraft von etwa 800 Oersted aufweisen. Wenn man aber mit Hilfe eines rohrförmigen Magnets höhere Feldstärken, z.B. von etwa 1500 Oersted erzeugen will, wird die Sache sehr schwierig. Man könnte daran denken, gewisse harte Ferrite oder gewisse Mangan-Wismut-Legierungen zu verwenden, die Koerzitivkräfte bis zu 2500 bis 3000 Oersted aufweisen. Aber hohe Entmagnetisierungsfeldstärken erhält man mit diesen Legierungen nur für sehr geringe magnetische Permeabilitäten. Beispielsweise liegt bei Bariumferrit die Permeabilität in der Größenordnung von 1 bis 1,25 für Magnetisierungsfeldstärken zwischen etwa 800 und 1100 Oersted. Da die Permeabilität klein ist, muß man zur Erzeugung einer hohen Feldstärke im Luftspalt also rohrförmige Magnete mit sehr erheblichem Querschnitt herstellen, die demnach großen Platzbedarf aufweisen und schwer zu bauen sind.

Die bekannten Hufeisenmagnete besitzen im Gegensatz zu den rohrförmigen Magneten den Vorteil, daß man leicht im Luftspalt eine hohe magnetische Feldstärke erreichen kann, die ein Mehrfaches der Ent-

Magnetsystem zur Erzeugung eines
gleichförmigen starken Magnetfeldes

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Gräfelöng bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 18. November 1954

Michel de Bennetot, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

magnetisierungsfeldstärke betragen kann, also^ die Koerzitivkraft der magnetischen Legierung übersteigt. Jedoch sind die magnetischen Oberflachenbelegungen. hier an den Enden des Luftspaltes konzentriert, und infolgedessen ist es schwierig, eine gleichmäßige Feldstärke im Luftspalt zu erzielen, wenn nicht dessen Länge sehr klein gegenüber seinen Querabmessungen ist.

Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem, das die beschriebenen Nachteile der rohrförmigen Magnete und der Hufeisenmagnete nicht aufweist. Der erfmdungsgemäße Magnet erzeugt ein nahezu gleichförmiges kräftiges Magnetfeld, ohne daß sein Luftspalt einen gegenüber seiner Länge sehr erheblichen Querschnitt aufweist.

Gemäß der Erfindung ist das Magnetsystem zur

ίο Erzeugung eines gleichförmigen starken Magnetfeldes in einem Luftspalt von größerer Längs- als Querabmessung dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem U-förmigen Dauermagnet und einem den Luftspalt des Magnets umschließenden rohrförmigen Dauermagnet gebildet wird, wobei die beiden Magnete so angeordnet sind, daß sie mit gleichnamigen Polen an denselben Enden des Luftspaltes liegen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht der rohrföirmige Dauermagnet aus einer Anzahl langgestreckter Magnete, die mit ihren Längsseiten einen zylindrischen Luftspalt begrenzen. Der rohrförmige Dauermagnet bzw. die ihn bildenden Magnete können so geformt sein, daß der Durchmesser des Luftspaltes im mittleren Abschnitt der Achse am geringsten ist

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und nach, den Enden des bzw. der Magnete zu zunknmt.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung; hierin zeigt

Fig. 1 ein Magnetsystem gemäß der Erfindung in grundsätzlicher Darstellung und· Fig. 2 ein Ausfühxungsbeispiel. In Fig. 1 bezeichnet A einen U-förmigen Dauermagnet, der einen zwischen zwei ebenen Polschuhen 2 und 3 liegenden Luftspalt 1 aufweist. In der Praxis kann dieser Dauermagnet aus einem oder mehreren verbundenen oder unverbundenen Magneten zusammengesetzt sein. Er erzeugt im Luftspalt des erfindungsgemäßen Magnetsystems ein Magnetfeld H₁. Die langgestreckten MagneteS₁, S₂... S_n bilden einen rohrförmigen Dauermagnet, der den Luftspalt 1 des Magnets A umschließt. Diese Magnetstäbe sind parallel zur Richtung von Ji₁ und erzeugen in dem Luftspalt das Magnetsystems ein Magnetfeld Ji₁, von gleicher Richtung wie Ji₁, da die gleichnamigen PoJe der beiden Magnete an denselben Enden des Luftspaltes des Systeme angeordnet sind. In dem erfindungsgemäßen Magnetsystem wirken die beiden Magnete A und B aufeinander, und ihre jeweiligen Vorteile ergänzen sich, so daß man ein gleichförmiges Magnetfeld mit erheblicher Feldstärke erhält. Man kann dieses Ergebnis qualitativ so erklären, daß der rohrförmige Magnet die Kraftlinien des U-förmigen Magnets zusammendrängt und ihre Streuung vermindert, so daß das Feld im Luftspalt homogen wird, während der U-förmige Magnet ein kräftiges Magnetfeld erzeugt. Die entmagnetisierenden Feldstärken in den beiden Magneten sind höher, als wenn sie einzeln genommen werden, d. h., jeder Magnet hat das Bestreben, den anderen zu entmagnetisieren. Während also die Koerzitivkraft der Legierung, aus welcher der U-förmige Magnet besteht, gering sein kann, muß die Koerzitivkraft der Legierung, aus welcher der rohrförmige Magnet besteht, einen hohen Wert aufweisen, der höher als die homogene Feldstärke ist, die man in dem Luftspalt erzeugen will. Andernfalls würde nämlich das Feld des U-förmigen Magnets die Magnetisierung des rohrförmigen Magnets aufheben oder ihn ummagnetisieren.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Magnet, der aus dem U-förmigen Magnet^ und dem ringförmigen Magnet B zusammengesetzt ist. Das Profil des letzteren ist derart gewählt, daß der Durchmesser des Luftspaltes im mittleren Abschnitt der Achse am geringsten ist und nach den Enden des Magnets zu zunimmt. Ein solcher Magnet besitzt magnetische Oberflächenbelegungen, die ein kräftiges Feld in der Umgebung des Mittelteils seines Luftspaltes erzeugen.

Der U-förmige Magnet besteht aus einer Legierung mit hohem Gütefaktor (BH) _max, damit man eine hohe Feldstärke mit geringem Gewicht und geringem Raumbedarf erzielt. Seine Abmessungen sind empirisch so bestimmt, daß nach Zusammenbau des Systems die Legierung in den verschiedenen Abteilungen des Magnets bei ihrem günstigsten Arbeitspunkt betrieben wird, wobei die teilweise Entmagnetisierung infolge des zweiten Magnets berücksichtigt ist. Es ist nicht erforderlieh, daß die Legierung eine sehr große Koerzitivkraft aufweist; beispielsweise kann man »Alnico V« (8% Al, 14 «/0 Ni, 24% Co, 3 °/o Cu) verwenden. Die Legierung, aus welcher der Magneto besteht, hat eine hohe Koerzitivkraft, die die Feldstärke übersteigt, die im Luftspalt erzeugt werden soll. Diese Bedingung ist erforderlich, damit der Magnet nicht ummagnetisiert wird, wenn er in der Nähe des Luftspaltes des U-förmigen Magnets angebracht wird. Im Beispiel der Fig. 2 hat der Luftspalt eine Länge von 10 cm, und der Durchmesser der Polschuhe des U-förmigen Magnets beträgt 4 cm. Die im Luftspalt zu erzeugende Feldstärke beträgt··. 1200 Oersted. Die Legierung, aus welcher der U-förmige Magnet besteht, besitzt eine Koerzitivkraft von etwa 650 Oersted, während die Legierung, aus welcher der Magnet B besteht, eine Koerzitivkraft von etwa 1500 Oersted aufweist. Die mittlere Kraftlinienlänge im U-förmigen Magnet beträgt etwa 30 cm.

Claims (4)

PATENTANSPP. Oc II R:

1. Magnetsystem zur Erzeugung eines gleichförmigen starken Magnetfeldes in einem Luftspalt von größerer Längs- als Querabmessung, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem U-förmigen Dauermagnet (A) und einem den Luftspalt des Magnets (A) umschließenden rohrförmigeÄ Dauermagnet (B) gebildet wird, wobei die beider* Magnete so angeordnet sind, daß sie mit gleichnamigen Polen an dienselben Enden des Luftspal'tes liegen.

2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch, ge-;.■*.. kennzeichnet, daß der rohrförmige Dauermagnet, (B) aus einer Mehrzahl langgestreckter Magnete gebildet ist, die mit rhren Längsseiten einen zylindrischen Luftspalt begrenzen.

3. Magnetsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rolhrförmige Dauermagnet (B) bzw. die ihn bildenden langgestreckten Magnete so· geformt sind, daß der Durchmesser des Luftspaltes im mittleren Abschnitt der Achse am geringsten ist und nach den Enden des bzw. der Magnete zu zunimmt.

4. Magnetsystem nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (B) bzw. die ihn bildenden Dauermagnete aus, einem Werkstoff hergestellt sind, dessen Koerziti*** kraft höher ist als die im Luftspalt erreichte magnetische Feldstärke.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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