СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1967 года по МПК G06G7/48 

Известные способы моделирования магнит}юго поля с применением поверхностного эффекта и электролитической ванны сложны и не охватывают всего круга задач. Предложенный способ отличается от известных простотой, не требует теоретических выкладок и применим для построения внутри произвольной области магнитного поля любой заданной конфигурации или .компенсирующей внутри нее заданное внешнее магнитное поле. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В неоднородном магнитном поле проводится произвольная замкнутая .поверхность 5. Si и 8-2 - значения магнитной индукции вне и внутри ограниченной ею области. Допустим, что удалось осуществить на поверхности 5 такое распределение тока (сосредоточенного в тонком проводящем слое), при котором поле Внутри нее будет полностью компенсировано: 2 0.(1) Тогда в силу основного свойства магнитного ПОЛЯ, выражаемого уравнением dwB Q, составляющая испытывает а ее касательная скачок nB,,iii,(4) где я - единичный вектор, направленный в сторону внешней нормали, i - поверхностна-7 плотность тока, а |i - магнитная проницаемость среды, или, учитывая формулу (1), пВ,1.(5) Если на поверхности 5 провести произвольную кривую, выбрав ее направление и направление нормали к ней (касательной к поверхности 5) так, чтобы соответствующие единичиые векторы I, N к п составляли правовинтовую систему, то соотношение (5) перепишется Е следующем виде: IN - - BU ; if -В Выражение для линейного потока вектора BI через участок этой кривой, соединяющий две произвольные точки / и 2 (эта величина равна силе тока, проходящего через соответствующее поперечное сечение проводящего слоя /1,2), с учетом соотношения (6) примет вид

где I - йотен.циал магнитного поля на .бнешкей .стороне поверхностн 5.

Из соотношения (7) следует, что при компенсации магнитного поля -внутри -поверхности 5 .распределение поверхностного тока и распределение потенциала внешнего адагнитного поля взаимно определяют друг друга. Магнитные изопотенциальные линии на поверхности 5 совпадают с линиями тока и, если их провести с постоянным интервалом потенциала А I, они разобьют проводяш,ий слой на трубки равного тока. По распределению потенциала I на поверхности S можно найти распределение тока, .компенсируюш,его внутри этой поверхности внешнее магнитное поле.

Известно, что переменное магнитное поле ультразвуковой частоты проникает в проводник с ВЫ100КОЙ проводимостью на очень малую глубину, вследствие чего на поверхности проводника практически выполняется граничное условие (3). Это явление (поверхностный эффект) можно рассматривать, как результат «аложения на внешнее неискаженное магнитное поле, связанное с внешними источниками, магнитного поля вихревых токов, возникающих в тонком поверхностном слое проводника. Распределение этих токов автоматически устанавливается таким, что их магнитное поле полностью компенсирует в проводнике внешнее поле, независимо от К:Онфитурации этого поля и формы самого проводника.

Способ осуш,ествляют следуюш,им образом.

Полый проводник, геометрически подобный раосм атриваемой области, помещают в переменное магнитное поле ультразвуковой частоты заданной конфигурации, определяют экспериментально изопотенциальные линии с равным интервалом потенциала, затем на диэлектрическом каркасе, повторяющем конфигурацию полого проводника, прокладывают витки обм-отки и пропускают по ней переменный ток.

Для определения величины Д находят на

поверхности Проводника минимальное и максимальное значения магнитного потенциала li и ga и делят их разность на четное число k:

2

Д|

(8)

Замена непрерывного распределения вихревых токов дискретным сказывается только в непосредственной близости от проводов. Поскольку, на участках с меньшей плотностью тока изопотенциальные линии, построенные с постоянным интервалом потенциала, проходят реже, то здесь необходимо провести промежуточные линии с интервалом потенциала Д|1:

А|1 4г-А|,(9)

2

где т - любое целое число. При этом вдоль вспомогательных изолиний выкладывают по одному витку, а по линиям, отстоящим друг от друга на основной интервал потенциала по

т витков, соединяют все витки последовательно бифилярным проводом. Этот прием позволяет осуществить более равномерную обмотку и уменьщить влияние ее дискретности. Способ может быть осущ-ествлен также в

глубокой электролитической ванне.

Предмет изобретения

Способ моделирования магнитного поля внутри (некоторой области путем помещения полого проводника, геометрически подобного рассматриваемой области, в переменное магнитное поле, являющееся физической заданного поля, отличающийся тем, что, с целью упрощения моделирования поля любой заданной конфигурации внутри произвольной области, экспериментально определяют на поверхности области изопотенциальные линии с равным интервалом потенциала и на диэлектрическом каркасе прокладывают по найденным линиям витки обмотки с последующим пропусканием по ней тока.