Центр магнетизма Вольфсона

Члены Центра магнетизма Вольфсона перед Инженерной школой ( Кардиффский университет )

Центр Вольфсона по магнетизму ( WCM ) — это научно-исследовательский центр, работающий в рамках Инженерной школы Кардиффского университета .

Исследовать

WCM - это центр исследований, обучения и передачи технологий по широкому спектру магнетизма, включая магнитную инженерию, магнитные материалы, магнитные устройства и физику магнетизма.

Исследования в рамках WCM сосредоточены на нескольких областях, связанных с производством, определением характеристик и применением магнитных материалов . Масштаб исследовательской деятельности центра недавно был расширен за счет добавления нескольких новых научных сотрудников, что позволило Центру магнетизма Вольфсона извлечь выгоду из ожидаемого роста исследовательских возможностей в совместных междисциплинарных проектах в области магнетизма и магнитных материалов. Компьютерное проектирование в области магнетизма, электромагнитных машин , магнитной визуализации , материалов с высокой магнитной проницаемостью, магнитострикции , магнитных датчиков и приводов , наномагнитных материалов , тонких магнитных пленок и многослойных слоев, магнитных материалов для хранения данных , теории и моделирования магнитных материалов - все это области исследований в настоящее время. под следствием в центре.

Проекты последипломных исследований и промышленных контрактов осуществляются при поддержке оборудования и исследовательских центров, недавно модернизированных за счет крупных инвестиций в инфраструктуру.

WCM поддерживает связи с ведущими исследовательскими группами в области магнетизма в Европе , Азии , Северной и Южной Америке , Японии , Китае , Индии и Корее . Его члены регулярно участвуют в конференциях , сетевых и совместных исследовательских проектах как на национальном, так и на международном уровне.

Удобства

Центр магнетизма Вольфсона имеет в своих лабораториях широкий спектр оборудования, которое поддерживает исследовательскую и промышленную консультационную деятельность. Постоянные инвестиции, в том числе награда от Объединенного инфраструктурного фонда EPSRC / EST (JIF) в 2003 году, способствовали постоянному улучшению существующей инфраструктуры, а также от Инвестиционного фонда стратегических исследований (SRIF), полученного в 2005–2006 годах.

Существующие объекты включают в себя:

Пример измерительной системы

Свойства переменного и постоянного тока

Потери мощности , проницаемость , полная мощность , плотность потока , магнитное поле , шум Баркгаузена , магнитострикционные характеристики магнитомягких и магнитотвердых материалов можно измерить с помощью ряда испытательных систем в условиях постоянного , переменного и вращательного намагничивания. Эти системы позволяют тестировать материалы в широком диапазоне геометрий от 0,001 Гц до 200 кГц с помощью контролируемых сигналов произвольной формы .

Отжиг под напряжением и температурой

Некоторые системы определения характеристик переменного и постоянного тока можно использовать с образцом, находящимся под напряжением (±50 кН ) или при заранее определенной температуре (варьируемой от -150 °C до +600 °C с использованием климатической камеры, лабораторной печи или масляной бани) . ).

Определение характеристик в микро/нано масштабе

Система наблюдения доменов с большим увеличением использует продольный и полярный эффект Керра для динамического наблюдения поверхностных доменных структур с максимальной скоростью 1825 кадров в секунду и максимальным увеличением в 500 раз.

Вибрационный магнитометр используется для определения постоянного тока магнитных пленок , лент и порошков в магнитных полях до 3 Тл в диапазоне температур от 8 К до 1270 К.

Система измерения магнитных свойств (MPMS) выполняет определение характеристик постоянного тока с использованием возвратно-поступательного образца и обнаружения СКВИДа (сверхпроводящего квантового интерференционного устройства) для достижения максимального разрешения в магнитных полях до 5 Тл.

Система измерения физических свойств (PPMS) позволяет измерять такие явления, как магнитокалорический эффект, магнитострикция и магнитосопротивление в широком диапазоне температур в магнитных полях до 7 Тл.

Магнитные свойства вблизи поверхности магнитомягких материалов можно анализировать с помощью магнитооптического прибора Поттера с эффектом Керра (MOKE), который использует поперечный эффект Керра для измерения петель намагничивания в таких образцах, как ферромагнитные пленки.

Установка для производства аморфных микропроводов

Изготовление материалов

Имеется цех по производству магнитных микропроводов , оснащенный всем оборудованием, необходимым для производства непокрытых и стеклянных аморфных и нанокристаллических проводов методом быстрой закалки из расплава. В номере имеется:

• Блок предсплавной подготовки - емкость 20-200 г, обеспечивает 10 ⁻⁶ атмосферный вакуум или атмосфера инертного газа. Он состоит из кварцевой камеры и комбинированной вакуумной системы Edwards Diffstak . Может использоваться для приготовления металлических предсплавов, содержащих металлы ( Fe , Co , Ni ), металлоиды ( P , B , C ) и редкоземельные элементы .
• Блок подготовки закаленных во вращающейся воде проволок - предназначен для изготовления металлических аморфных и нанокристаллических проволок диаметром поперечного сечения около 125 мкм и длиной до 100 м.
• Установка подготовки стекловолокна - предназначена для приготовления стекловолокна (аморфного и нанокристаллического) с диаметром металлической части 1-50 мкм и толщиной стеклянного покрытия 3-15 мкм.

Для электропитания всех вышеперечисленных агрегатов используется индукционный нагреватель мощностью 5 кВт при рабочей частоте до 400 кГц, работающий с несколькими рабочими головками и индукционными катушками различной геометрии.

Моделирование и симуляция

Центр использует программное обеспечение для электромагнитного проектирования и анализа. Они используются при моделировании 2D и 3D электромагнитных приложений, таких как проектирование и оптимизация электрических машин , неразрушающая оценка , датчики и исполнительные механизмы, устройства с постоянными магнитами и высокочастотные приложения.

Производительность электромагнитных устройств

Доступен тестер трехфазных трансформаторов для определения характеристик промышленных трансформаторов или моделируемых сердечников номинальной мощностью до 15 кВА , приводимых в действие либо трансформатором постоянного напряжения, либо выбранными инверторными приводами через переменные устройства , управляемые компьютером .

Для оценки производительности вращающихся машин используется ряд динамометров с максимальной скоростью до 24 000 об/мин и максимальной мощностью 24 кВт . Переменные нагрузки могут применяться с использованием вихретоковых тормозов или генераторов постоянного тока .

Широкий спектр испытаний на электромагнитное излучение и устойчивость (включая кондуктивные, излучаемые, электростатические разряды, скачки напряжения , прерывания, гармоники и мерцание ) можно выполнить с помощью набора тестов ЭМС, который размещен в изготовленных по индивидуальному заказу корпусах с электромагнитным экранированием. Также можно оценить эффективность экранирования листовых материалов в постоянных и низкочастотных магнитных полях.

Низкий уровень окружающего магнитного поля достигается за счет 5-слойного корпуса Mumetal . Для калибровки новых магнитных датчиков можно использовать различные системы катушек и высокочувствительные датчики поля.

Акустический шум, исходящий от таких устройств, как трансформаторы, двигатели и исполнительные механизмы, можно измерить в полубезэховой акустической камере с помощью калиброванных микрофонов .

Слева направо: доктор Дэвид Грант (вице-канцлер Кардиффского университета), профессор Джек Э. Томпсон (первый директор WCM с 1969 по 1990 год), профессор Дэвид Джайлс (директор WCM с 2005 года по настоящее время) и проф. Энтони Дж. Мозес (директор WCM с 1990 по 2005 год)

История

В 1969 году Фонд Вольфсона в размере 132 000 фунтов стерлингов был предоставлен Институту науки и технологий Уэльского университета (UWIST) на создание исследовательского центра для проведения фундаментальных и прикладных исследований магнитных материалов и их промышленного применения. Профессор Джек Э. Томпсон был назначен директором Вольфсоновского центра технологии магнитомягких материалов . Первоначальной целью было создание уникального британского центра, способного конкурировать на международном уровне. Эта цель остается в целом неизменной и сегодня. Приобретен объект на Парадной, 30 — улице рядом со зданиями университета.

В 1970-х годах WCM был удостоен признания Междисциплинарного Центра передового опыта Советом научных исследований , предшественника сегодняшнего EPSRC . Профессор Томпсон был назначен заведующим кафедрой электротехники и электроники Университетского колледжа Кардиффа (UCC), а по взаимному согласию WCM был переведен в UCC.

В 1975 году WCM провел Вторую конференцию по магнитно-мягким материалам (SMM2), и название центра было изменено на Центр магнитных технологий Вольфсона, что отражает более широкий спектр его знаний и деятельности. В 1985 году в Центре Вольфсона состоялся SMM5, а исследования, проводимые в Центре, стали коммерциализироваться с созданием одной из первых дочерних компаний университета, MR Sensors Ltd. , по производству тонкопленочных датчиков в Кардиффе.

Когда UWIST и UCC объединились в 1988 году, Центр Вольфсона стал частью Школы электротехники, электроники и системной инженерии, которая позже стала Кардиффской инженерной школой . Позже Центр переехал на свое нынешнее место в специально построенные лаборатории в Queen's Buildings на Ньюпорт-роуд, что было частью реконструкции инженерных и научных зданий Кардиффского университета стоимостью 30 миллионов фунтов стерлингов.

Профессор Томпсон вышел на пенсию в 1990 году, и профессор Мозес новым директором стал . В 1994 году WCM был назначен Центром экспертизы Уэльского агентства развития . В 1995 году Центр Вольфсона провел еще одну крупную международную конференцию — Международный симпозиум по нелинейной электромагнетике (ISEM).

В 1999 году Центру Вольфсона было выделено крупное государственное финансирование в размере 1,3 миллиона фунтов стерлингов в рамках Объединенного инфраструктурного фонда (JIF) для расширения и улучшения помещений и предоставления исследовательскому персоналу Центра Вольфсона возможности проводить передовые исследования в области магнетизма в следующем десятилетии.

Профессор Эй Джей Мозес (первый слева) и королева Елизавета II (вторая справа)

В 2000 году королева Елизавета II посетила Кардиффский университет и также ознакомилась с деятельностью WCM.

В 2001 году Центр Вольфсона провел первый Объединенный семинар по магнетизму в новом тысячелетии (JMW) в Великобритании и был утвержден в качестве одного из 20 центров передового опыта в области технологий и промышленного сотрудничества (CETIC) в Уэльсе . Официальное открытие новых объектов Центра Вольфсона, созданных в результате инвестиций в размере 1,3 миллиона фунтов стерлингов, предоставленных Объединенным инфраструктурным фондом, состоялось в январе 2003 года.

В 1995 году WCM провел конференцию ISEM во время своего первого визита в Европу.

проф. А.Дж. Мозесу присвоил почетную степень доктора Honoris Causa 14 мая 2003 г. Люблинский . технологический университет (ЛУТ), Польша, Частично это было частью признания тесного сотрудничества между LUT, другими польскими институтами и WCM, которое началось в 1985 году.

В июне 2004 года Центр Вольфсона принимал Пятую Европейскую конференцию по магнитным датчикам и приводам (EMSA).

В августе 2005 года новым директором был назначен профессор Дэвид Джайлс , а название центра было изменено на его нынешнее название «Центр магнетизма Вольфсона», чтобы лучше отражать спектр деятельности, проводимой в центре, которая включает не только магнитные технологии, но и базовые технологии. научные аспекты магнетизма.

В 2005–2006 годах WCM был награжден Инвестиционным фондом стратегических исследований (SRIF) (1,5 миллиона фунтов стерлингов).

Настоящее и будущее

WCM является многонациональным центром, и его члены приезжают из разных стран мира: Бангладеш , Бразилии , Бирмы , Китая , Франции , Германии , Ганы , Греции , Индии , Ирака , Японии , Ливана , Польши , Румынии , Южной Африки , Испании , Турции. , Великобритания , Украина , Таиланд и США .

Кардиффский университет планирует дальнейшее масштабное расширение WCM, чтобы увеличить количество преподавателей, работающих в области магнетизма, и продолжить совершенствование существующих исследовательских центров. Расширение будет сосредоточено на аспектах магнетизма, связанных с энергетикой, здравоохранением, наноразмерной магнетикой и датчиками. К ним относятся: объемные магнитотвердые материалы, высокочастотные материалы, низкоразмерные материалы (микро и нано), наноразмерные магнитные структуры, методы магнитной неразрушающей оценки и биомедицинские применения магнетизма.

По завершении Центр магнетизма Вольфсона станет одним из крупнейших и наиболее оснащенных исследовательских центров магнетизма в Европе.

В 2007 году WCM проводил конференцию по магнитно-мягким материалам (SMM18), а в 2008 году – семинар 1&2DM .

Люди

более 150 высших степеней За время своего существования на основе исследований, проведенных в ВКМ, было присвоено . На протяжении многих лет в WCM работали и работают многие всемирно известные ученые:

• Проф. А. Чтение
• Проф. П. Бекли
• Профессор Д.С. Джайлс
• Профессор А. Дж. Мозес
• Проф. Дж. Э. Томпсон

Внешние ссылки

• Центр магнетизма Вольфсона
• История Центра Вольфсона
• Кардиффский университет
• Университет штата Айова
• Исследования в Центре Вольфсона
• Магистратура в области магнетизма