Трехкомпонентная мера магнитной индукции Советский патент 1986 года по МПК G01R33/02 

11

Изобретение относится к измерению магнитных полей и может быть использовано как для созданиявысокоодпород- ного магнитного поля 5 так и для измерения момента источника переменного магнитного поля,

Цель изобретения - увеличение полезного рабочего объема и повытпе- ние степени однородности магни.тного поля при обеспечении доступа внутрь рабочего объема.

На фиг. 1 изображена конструкция обмотки устройства для создания одной составляющей магнитной индукции; на фиг. 2 - принцип выполнения обмо- ток соленоида; на фиг. За, б и в - П-образные обмотки соленоидов трех подсистем X, У и Z в собранном виде для трех взаимно ортогональных составляющих магнитного поля X, У и Z (одна грань показана в приоткрытом положении; обмотки разнесены пространственно во избежание загромождени чертежа, на самом деле они совмещены и охватывают один и тот же объем) на фиг. 4 - схема обмоток одной панели трехкомпонентной системы (обмотки также разнесены пространственно во избежание загромождения чертежа, они уложены все на одной панели; в катушках условно показано только по одному витку).

Устройство состоит из трех аналогичных электрически независимых подсистем X, У и Z. При подключении их по очереди к источнику тока они создают в одном (рабочем) объеме однородные магнитные поля с взаимно ортогональными направлениями векторов индукции. Каждая подсистема сое- тоит из пяти последовательно соединенных соленоидов 1-5 в форме параллелепипедов. Каждый соленоид состоит из отдельных катушек 6, расположенных на равных расстояних в параллель ных плоскостях в пределах каждого соленоида. Соленоид 1, наибольший объем, охватывает рабочую зону системы. Число катушек на нем выбирается из условия влияния дискрет- ности их расположения на однор.од- ность поля в рабочей зоне. Соленоиды 2-5 имеют меньший, чем у соленоида 1 объем за счет уменьшения их толщины, ширина остается такой же. Они вьшол- няют роль замыкающих магнитопрово- дов для магнитного потока соленоида 1. Катушки 6 соленоидов 2-5 располо82

ены с равным шагом. При этом шаг олжен быть кратен шагу соленоида 1. ня соленоидов 3 и 5 с однородной бмоткой все катушки имеют одинакоое число витков, которое рассчитыается по формуле

h,w,n где h - толщина соленоида 1;

h, - толщина соленоидов 2-5; w - число витков в катушке соленоида 1 ;

w, - число витков в катушке соленоидов 3 и 5; п - число катушек на метр длины

соленоида 1; п, - число катушек на метр длины

соленоидов 2-5.

На соленоидах 2 и 4 с неоднородной обмоткой катушки располагаются с таким же шагом, но число витков на них равномерно убывает от крайних катушек к центральной, причем чис1ю витков в катушках на краях соленоидов должно равняться числу витков на соленоидах 3 и 5, а на центральной катушке витков нет. Толщины соленоидов 2-5 выбираются малые, в пределах 0,04-0,07 от толщины соленоида 1. С целью дополнительного вьфавнивания поля, число витков на крайних катушках соленоидов 2-5 удваивается по отношению к рассчетному. Таким образом, рабочий объем окружен тремя обмотками соленоидов 1 с взаимно ортогональными осями и доступ вовнутрь системы практически невозмо- лсен.

С 1делью обеспечения доступа в рабочую зону системы без разрыва витков, обмотки соленоидов 2-5 выполняются обычными цилиндрическими, а обмотки соленоидов 1 всех подсистем вьшолняются П образными (фиг. 2), т.е. каж,цый проводник витка катушек соленоида 1 не переходит непосредственно на смежную грань параллелепипеда рабочего объема, а поворачивает вдоль ребра грани и возвращается на свое направление уже вдоль ребра соседней грани. Вдоль ребер выводы витков образуют жгуты. Аналогично вьтолняются обмотки соленоидов 1 других подсистем. Жгуты укладываются по рёбрам граней с выходом на подключение в углу (фиг. 3 CU, Б и В ), поэтому грань параллелепипеда имеет возможность открываться без разрыва витков, что обеспечивает доступ в

систему, В связи с этим появляется дополнительная возможность уложить витки соленоидов 1 на те же каркасы, что и соленоидов 2-5. Таким образом, конструктивно всю трехкомпонентную систему можно выполнить в виде шести одинаковых панелей. Обмотки соленоидов 1 (фиг. 4) соединены последовательно с обмотками соответствующих соленоидов 2-5в каждой подсистеме, конец иначало выведены на клеммы питания

Устройство работает следующим образом.

При подключении какой-либо из подсист ем под постоянное или переменное напряжение в обмотке появляется соответствующий ток, который создает внутри объема соленоида 1 магнитное поле. Если панели все состыкованы вместе, то жгуты выводов витков соленоида 1, уложенные на ребрах граней, собственного поля не имеют, это объясняется тем, что на всех ребрах проходят рядом по два жгута с противоположными, равными токами, и, следовательно, магнитные поля жгутов оказываются взаимно скомпенсированными. Остаточное поле жгутов весьма незначительно по сравнению с полем первого соленоида. При открывании панели однородность магнитного поля нарушается. Например, устройство изготовлено в виде куба и толщина соленоидов 2-5 по отношению к соленоиду 1 составляет 5%, число катушек на соленоиде 1 составляет 10шт., ана соленоидах2-5 -по 20ш

.

10

5

20

25

30

35

Зп84

Формула изобретения

Трвхкомпонентная мера магнитной индукции, содержащая взаимно ортогональные обмотки, с общим центром симметрии и выполненные в виде соосных секций, отличающаяся тем, что, с целью увеличения полезного рабочего объема и повышения степени однородности магнитного поля при обеспечении доступа внутрь рабочего объема, она выполнена из шести идентичных панелей, на каждой из которых расположено по четыре обмотки, две из которых плоские П-образные, уложенные взаимно перпендикулярно на внутренней грани панели, и две цилиндрические, охватывающие панель и уложенные также взаимно перпендикулярно, причем, П-образные обмотки смежных панелей соединяются между собой последовательно по четьфе, образуя три соленоида со взаимно перпендикулярными осями, а каждый из этих соленоидов соединяется также последовательно с четырьмя соответствующими цилиндрическими обмотками, две из которых однородные и две неоднородные, причем все обмотки образуют при подключении их к источнику питания три отдельные системы с взаимно перпевдикулярными магнитньми потоками, а выводы обмоток каждой панели объединены в жгуты, прзло- жекные вдоль ребер панелей с выходами на подключение в ее углах.

Фиг.г

V.

-Л

-X

x

Изобретение относится к измерению магнитных полей и может использоваться для создания высокооднородного магнитного поля, а также измерения момента источника переменного магнитного поля. Цель изобретения - увеличение полезного рабочего объема и повьшение степени однородности магнитного поля при обеспечении доступа внутрь рабочего объема.Устройство -состоит из трех аналогичных электрически независимых подсистем X, У и 2, которые создают в одном рабочем объеме однородные магнитные поля с взаимно ортогональными направлениями векторов индукции. Каждая подсистема состоит из пяти последе-, вательно соединенных соленоидов 1-5 в форме параллелепипедов. Каждьй соленоид состоит из отдельных катушек 6, расположенных на равных расстояниях в параллельных плоскостях в пределах каждого соленоида. Жгуты БИТКОВ соленоидов уложены на ребрах граней. Для компенсации их магнитных полей по жгутам пропускают равные токи в противоположных направлениях. Принцип выполнения и форма обмоток каждого соленоида, а также их взаимодействие поясняется на чертежах, прилагаемых к описанию изобретения. 4 ил. (О § -е 1C ND q 00 О) 00

ФтЧ

/

.

/

Редактор Н.Яцола

Составитель Л.Устинова Техред И.Попович

Заказ 2127/44

Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Л.Патай