[发明专利]用于控制磁通量的方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对包括磁连接磁芯的电磁系统中的磁通量进行控制的设备。

本发明还涉及一种用于对包括磁连接磁芯的电磁系统中的磁通量进行控制的方法。

背景技术

电磁应用中的磁通量控制可以用于改变例如变压器的电装置中线圈之间的链接路径，并由此在其功能性的某个方面实现所需的改变，例如电压或阻抗的改变。

交叉场磁饱和可以用于限制总的有效通量或者用于交换通过或经过电磁电机中线圈的通量路径，但这种方法不能很好地适用于连续控制。

为了线圈之间磁通量的连续重新分配，可以使用旋转电机转子的受限角位移。

本发明旨在提供用于控制磁通量的改进设备和控制磁通量的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种在磁芯之间设置了体积空间(volume)的设备，其中该体积空间包括可控制的磁通量区域，而且该磁通量区域包含呈现相对磁导率(permeability)的磁性材料，该相对磁导率可以通过影响材料的温度来改变。

通过利用以下事实，即可以通过改变热磁材料的温度及通过对充满适当选择的热磁材料的体积空间中的温度分布进行控制，可以在磁导通与磁不导通之间切换热磁材料，来获得链接例如两个定子的连续可控制的磁通量路径模式。

根据优选实施例，该系统是包括具有对置磁极的磁芯的多相系统，该对置磁极关于彼此是固定设置的，且体积空间设置在对置磁极之间，所述体积空间包括可控制的磁通量区域。

以这种方式，不需要大的移动部件就实现了与定子的机械相对位移相同的效果。

根据优选实施例，体积空间被划分成矩阵并包括用于控制每个矩阵元温度的装置，以便关于量值和/或方向来控制通过体积空间的磁通量。

通过将体积空间划分成矩阵，可以通过活性材料的加热/冷却来控制温度分布，优选地是利用通过活性材料的通道，并通过受适当阀门控制的热流体通量来控制温度分布。

根据优选实施例，磁性材料由居里点位于设备工作温度范围之内并在所述温度范围中呈现顺磁性的材料组成。

由此，可以使用可以获得的加热和冷却介质源。

根据优选实施例，磁通量区域包含Gd(钆)，Gd呈现相对磁导率大大依赖于温度的属性。

已经证明元素钆(Gd)是特别适于根据优选实施例的磁区域的材料。这是基于对作为铁磁材料的钆具有低居里温度的独特属性的认识，钆的居里温度实际是292°K，对应于19℃。居里温度是一个界限，在其之上铁磁材料呈现正常的顺磁性能。这意味着当其温度在居里温度周围变化时，钆的磁导率会改变。因此，对于钆，可以认识到如果温度在室温周围及之上变化，磁导率是可以控制的。钆的一种特殊属性是，在居里点之上间隔内的小温度变化也会使磁导率发生显著的变化。例如，通过温度从20℃到40℃的改变，相对磁导率可以从1000到1的量级改变。

根据优选实施例，包含Gd(钆)的磁通量区域掺杂了影响晶格对称性的物质和/或掺杂了影响其磁相变温度的物质。材料中的固有磁耦合受到影响。

由此，设备的磁通量区域针对在优选温度间隔的控制进行了优化。

根据优选实施例，掺杂剂是一种或多种属于稀土元素族的物质，例如La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。

根据优选实施例，用于温度控制的装置适于在20℃到150℃之间，优选地是在30℃到70℃之间，改变矩阵元的温度。

这个温度范围与工业上通常可以获得的热与冷却源一致，这从经济上讲是个技术优点。

根据优选实施例，磁芯中的各个磁极设置有磁极线圈，这提供了改进调节的可能性。

根据本发明的第二方面，提供了一种方法，其中通过改变设置在磁芯之间的体积空间的磁通量区域中磁性材料的温度来控制磁通量，该磁性材料呈现高度依赖于温度的相对磁导率。

根据优选方法，磁性材料的温度在20℃到150℃之间变化，优选地是30℃到70℃之间变化。

根据优选方法，可以进行控制而没有磁耦合磁芯之间的任何相对机械移动。

由此，通过改变体积空间中的一个或多个磁区域的温度来进行体积空间中磁通量的控制，相应的区域包含关于温度变化提供相对磁导率显著变化的材料。

附图说明

以下以仅作为例子的形式更为详细地参考附图来描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例的设备中具有磁极行的对置磁芯；