Устройство для формирования импульсного магнитного поля Советский патент 1975 года по МПК H05H7/04 

1

Изобретение относится к технике сильных магнитных полей и может быть использовано, например, в ускорителях электронных колец, нагруженных ионами, в которых магнитное поле изменяется по пилообразному закону с регулируемой амплитудой модуляции.

Известны устройства для формирования импульсного магнитного поля, содержащие соленоид, создающий переменное магнитное поле, и помещенный внутрь него вторичный электрический контур, выполненный в виде полого проводящего цилиндра с прорезью вдоль образующей. Поле индуцированных в цилиндре токов накладывается на поле соленоида, что приводит к смещению поля к его оси.

Недостатки известных устройств заключаются в том, что они не позволяют получить поле необходимой конфигурации в достаточно больщом объеме; плотность магнитной энергии может перераспределяться только в радиально.м направлении, что ограничивает эффективность использования создаваемого соленоидом поля; кроме того, в них невозможно регулировать амплитуду модуляции магнитного поля.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что вторичный электрический контур выполнен в виде системы корректирующих витков, состоящей из двух встречно соединенных групп, в каждой из которых витки соединены последовательно. Одна группа витков расположена внутри соленоида, а другая - вблизи его конца вдоль оси соленоида. Возможно также расположение одной группы

витков в центре соленоида, а другой, состоящей из двух равных частей, - симметрично относительно средней плоскости соленоида.

В резу.тьтате получают магнитное поле необходимой конфигурации в большем объеме;

кроме того, повышается эффективность использования поля соленоида и обеспечивается регулировка амплитуды его модуляции.

Иа чертеже показана электрическая схема предложенного устройства.

Здесь L- индуктивность соленоида, С - емкость батареи конденсаторов, питающих соленоид; LI, LZ - индуктивности двух групп витков; MI, М-2 - коэффициенты взаимоиндуктивности между соленоидом и группами

витков.

В переменное поле длинного соленоида, меняющееся по гармоническому закону, помещены две группы корректирующих вптков, встречно соединенных в замкнутый контур.

Витки первой группы, соединенные последовательно, играют роль «нагрузки. Они расположены внутри соленоида по радиусу и длине так, чтобы обеспечивалась нужная конфигурация поля на заданном радиусе. Витки

второй группы, также соедпненные последовательно, играют роль «источника и расположены либо вне рабочей области соленоида (вблизи его коииа), либо в области, где имеется избыток поля. Параметры устройства выбраны такими, чтобы удовлетворялись следующие условия: а)LI L, L2 L; б)индуктивная связь между груииамн витков мала но сравиению с MI и Мг; в)суммарное активное сонротивленне витков мало но сравнению с со (Lj + L2J. Устройство работает следующнм образом. При изменении магнитного потока в грунпах витков наводятся э. д. с. взаимоиндукции о п i --: -- - 1ши, И Е :-- - , где Е W. Е-2 - суммарные э. д. с., наводимые в иервой и второй группах витков неременным магнитным потоком, создавае.мым соленоидом; w и Ш2 - количество витков в каждой группе; 5i и 2 - площади апертуры групп витков; BI и BZ - индукция в месте расположения, соответственно, первой и второй групп витков. Так как группы витков включены между собой встречно, то в общей цепи, или образуемой, потечет ток, пропорциональный разности э. д. с., наводимых во второй и первой группах витков, соответственно, т. е. ток / - - - I - WiSjBi ii -г L, Если подбором иара.метров обеспечить выполнение условия WzSzB-i , т. е. EZ i, то поле, создаваемое первой группой витков, будет складываться с полем соленоида, а поле, создаваемое второй группой витков, будет вычитаться из поля соленоида. Таким образом, будет иметь место концентрация поля в месте расположения первой группы витков и ослабление поля в месте расположения второй группы витков. Регулировка амплитуды модуляции ноля осуществляется за счет изменения тока / путем измеиения индуктивной связи /Ib второй группы витков с соленоидом. Для этого нере.мещают витки вдоль оси соленоида относительно его конца. Онис)51ваемое устройство .может быть нрнмеиено и в том случае, когда требуется увеличить область однородного поля, например, при «колоколообразном поле короткого соленоида. То1да первая группа витков разбивается на две равные части, которые располагают симметрично относительно средней плоскости соленоида, вторая грунпа витков располагается в центре. Изменяя число витков, их расположение и регулируя индуктивную связь витков первой грунпы с соленоидом, существенно увеличивают область однородного поля. П р е д м е т и з о б р е т е п и я 1.Устройство для фор.мирования импульсного магннтиого поля, содержащее пптаемый пере.менным токо.м соленоид и иидуктивно связанный с ним вторичный электрический контур, отличающееся тем, что, с целью иовышения эффективности его использования, вторичный электрический контур вынолнен в виде системы корректирующ1,их витков, состоящей из двух встречно соединенных грунп, в каждой из которых витки соединены последовательно. 2.Устройство по п. , отличающееся тем, что, с целью обеспечения регулировки амплитуды модуляции поля соленоида, одна груииа витков расположена внутри соленоид,а, а другая - вблнзн его конца вдоль оси соленоида. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения области однородного поля, одна группа витков расположена в центре соленоида, а другая, состоящая цз двух равных частей, - симметрично относительно средней плоскости соленоида.