Stanowisko do badania przenikalności magnetycznej cieczy magnetoreologicznej

pol Artykuł w języku polskim DOI: 10.14313/PAR_237/11

wyślij Adam Pilśniak*, Paweł Kowol**, Grzegorz Zioło***, Grazia Lo Sciuto **** * Politechnika Śląska; Wydział Elektryczny; Katedra Mechatroniki ** Politechnika Śląska; Wydział Elektryczny; Katedra Metrologii, Elektroniki i Automatyki *** Etisoft Smart Solutions Sp. z o.o. **** University of Catania,Department of Electrical, Electronics and Computer Engineering

Pobierz Artykuł

Streszczenie

Ciecz magnetoreologiczna jest często stosowanym czynnikiem w układach mechatronicznych. Powodem są jej specyficzne właściwości mechaniczne, które zależą od przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego. Głównie stosowane są tam, gdzie wymagana jest zmienna lepkość wspomnianego medium. Pomiar parametrów magnetycznych cieczy jest zadaniem specyficznym i trudnym. Wynika to zarówno ze stanu skupienia (koloid), jak i nietypowych parametrów magnetycznych. Aby pomiar przenikalności magnetycznej był możliwy, należy zastosować konstrukcję, w której rdzeń będzie w postaci walca wykonanego z cieczy. Wokół walca umieszczone są dwie cewki pomiarowe: jedna bezpośrednio okalająca ciecz oraz druga o odpowiednio większej średnicy. Całość znajduje się w solenoidzie, wymuszającym strumień magnetyczny. Dokładność pomiaru uzależniona jest od konfiguracji układu pomiarowego oraz mechanicznej precyzji wykonania każdego z jego elementów. W pracy przedstawiono model matematyczny, sposób działania oraz realizacja techniczna urządzenia do badania przenikalności magnetycznej cieczy magnetoreologicznej. Dla wykonanego urządzenia dokonano pomiarów, gdy współczynnik przenikalności magnetycznej próbki jest znany i równy jedności. Przeprowadzona analiza pomiarów daje podstawy do oceny wykonanego stanowiska pomiarowego.

Słowa kluczowe

ciecz magnetoreologiczna, pomiary właściwości magnetycznych, przenikalność magnetyczna

Stand for Measurement of the Magnetorheological Fluid Magnetic Permeability

Abstract

Magnetorheological fluid is a frequently used element in mechatronic systems. The reason is its specific mechanical properties, which depend on the applied external magnetic field. They are mainly used where variable viscosity of said medium is required. Measurement of magnetic parameters of liquids is a specific and challenging task which is due to both the state of aggregation (colloid) and unusual magnetic parameters. To measure the magnetic permeability, a structure in which the core is in the form of a cylinder made of liquid should be used. There are two measuring coils around the cylinder: one directly surrounding the liquid and the other with a correspondingly larger diameter. Everything is contained in a solenoid that forces the magnetic flux. The accuracy of the measurement depends on the configuration of the measuring system and the mechanical precision of each of its elements. The paper presents a mathematical model, method of operation and technical implementation of a device for studying the magnetic permeability of a magnetorheological liquid. Measurements were made for the manufactured device when the magnetic permeability coefficient of the sample is known and equal to one. The conducted analysis of the measurements provides the basis for the evaluation of the developed measuring stand.

Keywords

magnetic permeability, magnetorheological fluid, measurements of magnetic properties

Bibliografia

  1. Myszkowski A., Konstrukcja i badanie hamulca wahadłowego z cieczą magnetoreologiczną. „Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji”, Vol. 27, Nr 2, 2007, 131−136, [http://atmia.put.poznan.pl/Woluminy/Fil/ ATMiA_27_2_14.pdf].
  2. Ławniczak A., Milecki A., Ciecze elektro- i magnetoreologiczne oraz ich zastosowania w technice. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1999.
  3. Szeląg W., Przetworniki elektromagnetyczne z cieczą magnetoreologiczną. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2010.
  4. Kowol P., From simple experiments to modern mechatronic devices – development of MR fluid applications. [w:] The 12th Conference on Selected Problems of Electrical Engineering and Electronics. WZEE’2015, Proceedings. Kielce University of Technology, 2015, 45−48, DOI: 10.1109/WZEE.2015.7394022.
  5. Kowol P., Szczygieł M., Kluszczyński K., Przetworniki elektromechaniczne z cieczą magnetoreologiczną. „Przegląd Elektrotechniczny”, R. 80 nr 9, 2004, 830−833.
  6. Skubis T., Podstawy metrologicznej interpretacji wyników pomiaru. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.
  7. Ewaluacja danych pomiarowych. Przewodnik wyrażania niepewności pomiaru. Wydanie polskie, Warszawa, GUM, 2008, [www.gum.gov.pl/ftp/pdf/Publikacje/Przewodnik_ JCGM_100_ver__fin_27_08_2019_popr_.pdf].
  8. Kordonski W., Sekeres A., James R., Method and apparatus for measurement of magnetic permeability of a material. Patent US7557566, 2009, https://patents.google.com/patent/US7557566B2/en].
  9. Laun H.M., Gabriel C., Schmidt G., Primary and secondary normal stress differences of a magnetorheological fluid (MRF) up to magnetic flux densities of 1 T. “Journal of non-newtonian fluid mechanics”, Vol. 148, 2008, 47–56, DOI: 10.1016/j.jnnfm.2007.04.019.
  10. Kowol P., Szczygieł M., Lo Sciuto G., Capizzi G., Modeling of Magnetorheological Fluids Relative Magnetic Permeability by using a Neural Network approach, 20th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference (MELECON), June 16−18, 2020, Palermo, Italy