Магнитные материалы широко используются для изготовления самых разнообразных деталей и узлов в машино — и приборостроении. Наибольшее распространение они получили при изготовлении постоянных магнитов, сердечников магнитных головок, роторов и статоров электродвигателей, датчиков положения, путевых упоров, конечных выключателей, электромагнитов, трансформаторов, дросселей и катушек индуктивности.
В табл. 9 приведены конструкции постоянных магнитов из литых сплавов, которые чаше всего используются в машинах и приборах и на которые разработан классификатор [17, 19].
Из таблицы видно, что основная часть магнитов имеет цилиндрическую форму (кольцевые и стержневые магниты). Все поверхности магнитов подвергаются размерной обработке. Точность размеров по наружным цилиндрическим поверхностям обычно соответствует 7—8-му квалитету. Шероховатость обработанных поверхностей находится в пределах Ra = 0,5-f-2,0 мкм.
Учитывая, что постоянные магниты являются весьма труднообрабатываемым материалом, при их шлифовании необходимо выполнить все эксплуатационные требования при одновременном обеспечении минимальной трудоемкости.
Одним из наиболее массовых изделий из магнитно-мягких материалов являются магнитные головки аппаратуры магнитной записи (магнитофоны, ЭВМ, накопители, регистраторы информации). Число изготовляемых в СССР магнитных головок доходит до нескольких миллионов штук в год.
Для сердечников головок используются магнитно-мягкие сплавы и ферриты. Магнитная головка содержит сердечник /, прокладки рабочего 2 и дополнительного 3 зазоров, обмотку 4 (рис. 1). Различают сердечники, состоящие из полусердечников, набранных из С-образных пластин магнитно-мягкого материала; образованные изогнутой пластиной или пленкой; состоящие из полусердечников ферритов; содержащие полюсные наконечники.
|
Таблица 9. Классификатор постоянных магнитов из литых сплавов
|
|
|
|
Продолжение табл. 9
|
Рис. 1. Схематическое изо* бражение магнитной головки:
/ — сердечник; 2 — прокладка рабочего зазора; 3 — прокладка дополнительного зазора; 4 — обмотка; 6|, бг — ширина; t, t2 — длина; hi, h2 — глубина соответственно рабочего и дополнительного зазоров; /ср, Scp — соответственно средние длина и сечение магнитопровода
Для фиксации рабочего зазора магнитной головки и защиты его кромок от разрушения используют тонкую немагнитную фольгу из металлического проката, слюды, пластмассы; проводящую или непроводящую пленку, полученную напылением, осаждением; стеклянный или полимерный слой. Дополнительный зазор формируют аналогично рабочему.
Многодорожечный блок магнитных головок — это неразъемное соединение двух и более магнитных головок, каждая из которых предназначена для отдельной дорожки записи, воспроизведения и стирания. Блоки головок обычно выполняются полублочной конструкции, обеспечивающей получение наиболее стабильных и высоких рабочих параметров. На рис. 2 показана типовая конструкция блока магнитных головок. Следует отметить, что корпус головки служит для фиксации сердечников, экранов, упоров и других элементов, для установки и настройки (юстировки) головки в аппарате, а также позволяет выполнять прецизионные операции шлифования и доводки по формированию зазоров.
В многодорожечных блоках магнитных головок с помощью операций тонкого шлифования и доводки достигаются: отклонение линии рабочих зазоров от перпендикуляра к установочной поверхности в пределах 15—30", точность ширины дорожки и расстояния между центральными линиями соседних дорожек 0,01 мм (в отдельных случаях 0,005 мм), точность совпадения рабочих зазоров отдельных магнитных головок блока в пределах от 0,5 до 1,0 мкм. Взаимные угловые перекосы рабочих зазоров практически отсутствуют, что обеспечивает взаимозаменяемость при смене головок в аппаратуре магнитной записи.
Для видеомагнитофонов применяют специальные головки для видеозаписи. Они бывают двух типов: составные (с наконечниками) и несоставные (ферритовые). Недостатки составной конструкции (сердечник из феррита; наконечник, по которому перемещается магнитная лента из сендаста): частотные потери в металлических сендастовых наконечниках, невысокая износоустойчивость и относительная сложность изготовления. Преимущества ферритовых видеоголовок: простота конструкции, высокая износоустойчивость, минимальные потери на вихревые токи; недостатки: хрупкость ферритов, склонность к образованию сколов и трещин, высокая трудоемкость алмазно-абразивных операций обработки.
Наиболее распространенные конструкции ферритовых видеоголовок показаны на рис. 3.
Большое количество магнитных материалов используется для
|
Рис. 4. Электродвигатель с немагнитным якорем: а — цилиндрическим; б — дисковым |
образны. В качестве примера на рис. 4, а показан электродвигатель с цилиндрическим якорем серии ДРП [16]. Корпус 3 выполнен из магнитно-мягкой стали и является магнитопроводом. Двухполюсный индуктор / из литого постоянного магнита крепится к корпусу винтами. В зазоре между корпусом и индуктором расположен полый бескаркасный якорь 2. Простая петлевая обмотка якоря выполнена из мягких секций и залита термореактивным эпоксидным компаундом. Коллектор 4, представляющий с обмоткодержателем один узел, выполнен из меди и опрессован пластмассой. Якорь на валу 5 вращается в шарикоподшипниках, установленных в подшипниковом щите1 и индукторе. Такая конструкция двигателя позволила уменьшить электромеханическую постоянную времени, снизить механические потери и напряжение трогания, повысить срок службы.
На рис. 4, б показан электродвигатель с дисковым немагнитным якорем. Магнитная система образована кольцевым постоянным магнитом 1 из магнитно-твердого феррита, намагниченного в осевом направлении так, что на торцовой поверхности образовано восемь полюсов. Постоянный магнит и магнитопровод 2 образуют неподвижную магнитную систему с осевым рабочим зазором, в котором расположен дисковый многослойный печатный якорь 3. Якорь состоит из нескольких перемежающихся слоев тонкого изоляционного материала и проводников. По периферии внутри и снаружи диска проводники сварены точечной сваркой и создают замкнутую, обычно волновую обмотку постоянного тока. Коллектором служат проводники одной из сторон диска, которые покрываются в месте токосъема родием или другим износоустойчивым покрытием. Одним из недостатков электродвигателя этого типа является малый срок службы диска вследствие износа проводников обмотки в месте токосъема.
В последнее время для накопителей на магнитных дисках широко применяются линейные электродвигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Устройство такого двигателя показано на рис. 5. Литой постоянный магнит 3 с полюсами 2 и магнитопроводом 4 образуют магнитную систему с рабочим зазором, в котором перемещается обмотка якоря 6 соленоидного типа, выполненная из алюминиевого провода прямоугольного сечения.
Обмотка крепится через переходной фланец / непосредственно к каретке плавающей магнитной головки накопителя. К каретке крепится также магнитно-жесткий стержень. Внутри магнитопровода 4 установлена катушка 5 датчика скорости. Стержень при движении перемещается во внутреннем отверстии катушки датчика и обра-
chipmaker. ru
06.07.2012 _ —
зует вторую магнитную систему. С обмотки датчика скорости снимается сигнал, пропорциональный скорости перемещения якоря. Токо — провод к обмотке электродвигателя выполняют гибкими проводниками.
Одним из приборов, для изготовления которых потребуется большое количество магнитных материалов, является электромагнит. Каждый электромагнит (рис. 6) конструктивно представляет собой корпус / с крышкой 2 из магнитно-мягкой стали, выполненный методом литья по выплавляемым моделям, внутри которого находятся якорь 3 и катушка 4. Каркас катушки, имеющий латунную гильзу, является одновременно и направляющей для якоря.
гп
Приведенные примеры изделий из магнитных материалов не исчерпывают всего многообразия их применения для изготовления различных конструкций деталей машин. Можно лишь общим перечислением указать области применения магнитных материалов. Это прежде всего широкий класс моточных изделий (дроссели, трансформаторы, катушки индуктивности) и различного рода датчики положения, фиксаторы из постоянных магнитов и др.