Круглый соленоид Советский патент 1976 года по МПК H01F3/14 H01F27/30 

ющих полей на боковой поверхности рабочей области для различных случаев совместного действия обмоток. Круглый соленоид состоит из основной обмотки 1 прямоугольного осевого сечения с внутренним радиусом и двух дополиительных концевых обмоток, каждая нз которых включает в себя две последовательно соединенные частн - ближайшую к торцу 2 и другую 3. Основная обмотка имеет поперечные кольцевые пазы 4 и 5. В обмотках соленоида вблизи торцов выполнены две наклонные кольцевые щели 6. Расстояние б от вершин конусов, являющихся медианными поверхностями наклонных щелей, до торцов соленоида не превосходит внутреннего радиуса обмотки, а угол наклона образующих этих конусов, обращенных вершинами вне соленоида, составляет с осью соленоида угол а, лежащий в пределах . К полю круглого соленоида предъявляется требование, чтобы оно было однородно в рабочей области 7 с ДЯ2(г, 2)/Яг(0,0) 6, где АЯ,(лг)Яг(г, г)-//г(0,0). Здесь и далее Hz(r, z) - радиальная составляющая напряженности магнитого поля; Hz(r,z) - осевая составляющая напряженности магнитного ноля в точке с координатами г, z. Начало системы координат совпадает с центром соленоида, ось 2 направлена по оси соленоида, а г - расстояние от оси соленоида до рассматриваемой точки. Графики на фиг. 2-4 иллюстрируют влияние отдельных частей обмоток, пазов и щелей на структуру поля на боковой поверхности рабочей области. В области, ограниченной этой поверхностью, при приближении к оси соленоида однородность поля улучшается. При включении тока в основную обмотку 1 без кольцевых иазов и щелей в канале соленоида создается магнитное поле, радиальная составляющая которого изображается кривой 8 на фиг. 2 и кривой 9 на фиг. 3, а осевая составляющая - кривой 10 на фиг. 4. В этом случае требуемое однородное поле локализовано в центральной части канала соленоида. При включении тока, кроме основной обмотки 1, еще и в ближайших к торцам частях 2 дополнительных обмоток происходит расширение области с требуемой однородностью поля. Кривая 11 на фиг. 2 показывает взятое с обратным знаком распределение радиальной составляющей поля, создаваемого частями 2дополнительных обмоток. Кривая 12 на фиг. 3 показывает распределение радиальной составляющей суммарного поля основной обмотки 1 и части 2 дополнительной обмотки, а кривая 13 на фиг. 4 показывает распределение осевой составляющей суммарного поля в этом случае. Если рассмотреть работу соленоида с основной обмоткой с поперечными кольцевыми пазами 4, 5 и наклонными щелями 6 и включить ток как в основную обмотку 1, так и в обе частн 2, 3 дополнительиых обмоток, то область поля с требуемой однородностью существенно приблизится к торцам соленоида. Кривая 14 на фиг. 2 показывает взятое с обратным знаком распределение радиальной составляющей поля, создаваемого в этом случае обеими частями 2, 3 дополнительных обмоток, пазами 4, 5 и наклонными щелями 6. Кривая 15 на фиг. 3 показывает распределение радиальной составляющей суммарного поля, создаваемого током во всех обмотках 1, 2, 3 с пазами 4, 5 и щелями 6, а кривая 16 на фиг. 4 - распределение осевой составляющей суммарного поля. Из графиков на фиг. 2 и 3 видно, что введение наклонных щелей позволяет существенно уменьшить краевую область, в которой раньше не удавалось добиться компенсации радиальных составляющих. Вследствие этого, как видно из графиков на фиг. 4, уменьшается и протяженность краевых областей, где нарушается требуемая стенень однородности поля. Таким образом, применение наклонных щелей нозволяет либо при фиксироваиной длине соленоида увеличить протяжепность области с заданной однородностью поля, либо при фиксированной протяженности области однородного поля уменьшить общую длину соленоида. Формула изобретения 1. Круглый соленоид, содержащий основную обмотку прямоугольного осевого сечения с поперечными кольцевыми пазами и две дополнительные концевые обмоткн, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности магнитного поля внутри канала соленоида вблизи торцов, в обмотках у торцов выполиены две наклонные кольцевые щелн, медианные поверхности которых являются конусами с вершинамн, обращенными вне соленоида и расположенными на оси соленоида на расстоянии б от торцов, лежащем в пределах где Гвп - внутренний раднус обмотки соленоида, а образующие этих конусов составляют с осью соленоида угол а, лежащий в иределах . 2. Круглый соленоид но п. 1, отличающийся тем, что в наклонных щелях размещены добавочные обмотки, включенные встречно-последовательно основной и дополнительным обмоткам соленоида. Источники информации, припятые во внимание при экспертизе. 1. Монтгомери Д. Б. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов, М., 1971, с. 274-293. 2. Takahiro Kasnya, Sh6yi Ouchi and Arimihi Minoh. Computational Design of Solenoid eometry for Homogeneous On-Axis Field. Jaanesse Journal of Applied Physics, vol. 12, fb 10, 1973, c. 1572-1576.

f-uz. 1

Нг ityl}

Z,CH

4f(iyJ. ,

- :, 1

i,CH

иг.З