CN115376778A - 一种s型六极磁体的骨架结构及层间过渡连续绕制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磁体研制技术领域,具体涉及一种S型六极磁体的骨架结构及层间过渡连续绕制方法。包括空心圆柱体,空心圆柱体外表面交替设置有第一直线铁芯块和第二直线铁芯块,相邻的直线铁芯块之间形成密绕线槽,第一直线铁芯块的前端部以及第二直线铁芯块的后端部均间隔设置有月牙块组,月牙块组包括若干个月牙块,以其中一个第一直线铁芯块端部的月牙块组作为起始块组,起始块组的所有月牙块的同一端均设置有螺旋倾斜槽,起始块组的前端两侧分别设置有入线块和出线块。通过在空心圆柱体的外表面设置第一直线铁芯块、第二直线铁芯块、月牙块组、入线块以及出线块等结构,实现了单根导线/缆线的不间断绕制,减少了导线/缆线接头的制作。
Description
技术领域
本发明属于磁体研制技术领域,具体涉及一种S型六极磁体的骨架结构及层间过渡连续绕制方法。
背景技术
六极磁体具有校正粒子运动轨迹的作用,在粒子对撞机、重离子加速器、以及质子、重离子治疗等基础研究与民生医用领域都有着重要应用;此外,六极磁体也是电子回旋共振 (Electron Cyclotron Resonance,ECR)离子源中的重要组成部分,为ECR离子源内部的等离子体提供径向磁场约束。后来提出的一种S型六极磁体的概念,该S型六极磁体端部所受应力方向相同,克服了传统的六极磁体(跑道型,马鞍型等)的线圈端部所受应力相反的问题,可以达到应力分布优化的效果。该S型六极磁体用于ECR离子源中不仅提高了轴向场的积磁效率,还可以通过缩短离子源内部六极磁体的长度,改善六极磁体端部应力分布,从而使ECR离子源磁体的结构更加紧凑。
但由于该S型六极磁体存在双向反角度弯曲的磁体结构,在磁体制作上存在很大的技术难点,例如如何实现该非常规S型绕制以及绕制时支撑与应力等问题。因此亟需提出一种适用于该S型六极磁体的嵌槽式骨架结构及层间过渡连续绕制方法,为研制S型六极磁体提供一种思路和制作方法,进而推动该类型磁体的发展,同时促进ECR离子源磁体紧凑结构及小型化的发展。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明提供了一种S型六极磁体的骨架结构及层间过渡连续绕制方法,并具体公开了以下技术方案:
一种S型六极磁体的骨架结构,包括空心圆柱体,所述空心圆柱体的外表面分布有六个直线铁芯块,直线铁芯块分为第一直线铁芯块和第二直线铁芯块,第一直线铁芯块与第二直线铁芯块数量相等且在空心圆柱体的外表面沿周向交替设置,相邻的直线铁芯块之间形成密绕线槽,所述空心圆柱体外表面位于第一直线铁芯块的前端部以及第二直线铁芯块的后端部均间隔设置有月牙块组,所述月牙块组包括若干个沿空心圆柱体轴向间隔设置的月牙块,以其中一个第一直线铁芯块端部的月牙块组作为起始块组,所述起始块组的所有月牙块的同一端均设置有螺旋倾斜槽,所述空心圆柱体外表面位于起始块组的前端两侧分别设置有入线块和出线块,所述入线块上设置有入线口,所述出线块上设置有出线口。
进一步的,所述月牙块组包括n个月牙块,直线铁芯块与其端部的n个月牙块之间由内向外依次构成(n+1)个端部线槽,n为大于等于1的整数。
进一步的,所述密绕线槽与其两端的端部线槽构成S型路径。
进一步的,所述密绕线槽的宽度为端部线槽宽度的(n+1)倍。
进一步的,所述直线铁芯块、月牙块组、入线块以及出线块的径向外表面均位于同一圆柱面上并构成骨架外径。
进一步的,所述直线铁芯块包括铁磁部,所述铁磁部由铁磁材料构成,所述铁磁部位于直线铁芯块靠近月牙块组的一侧。
进一步的,所述直线铁芯块的侧面为由直线铁芯块的顶部到底部逐渐内陷的倾斜面。
一种基于上述任意一种S型六极磁体的骨架结构的层间过渡连续绕制方法,包括以下步骤:
S1、将单根导线/缆线从入线口引入,依次沿着第一个第一直线铁芯块前端起始块组的第(n+1)个端部线槽以及第一个密绕线槽绕到第一个第二直线铁芯块后端月牙块组的第1个端部线槽中,然后通过第二个密绕线槽绕到第二个第一直线铁芯块前端月牙块组的第(n+1)个端部线槽中,而后继续通过第三个密绕线槽绕到第二个第二直线铁芯块后端月牙块组的第1个端部线槽中,依此类推,直到导线/缆线重新绕回到起始块组的第(n+1)个端部线槽时,即完成第一匝第一层导线/缆线绕制,沿着相同的路线进行第二层的导线/缆线绕制,直到达到预定的层数;
S2、当导线/缆线在第一匝的绕制完成后,此时线头重新回到起始块组的第(n+1)个端部线槽,导线/缆线的线头通过起始块组中第n个月牙块上的螺旋倾斜槽平滑过渡到下一匝的起始位置,即第n个端部线槽的位置开始绕线,在该匝的绕线过程中,线头在经过第一直线铁芯块前端的月牙块组时较第一匝时向内移动一个端部线槽,线头在经过第二直线铁芯块后端的月牙块组时较第一匝时向外移动一个端部线槽,而线头在密绕线槽内的路线保持不变,当绕制到指定的层数后完成第二匝的绕制,而后继续过渡到第三匝的位置开始绕线,依此类推,直到完成(n+1)匝导线/缆线的绕制;
S3、导线/缆线完成(n+1)匝的绕制后从出线块上的出线口引出,且出线口高出骨架外径一根导线/缆线的高度。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明中通过在空心圆柱体的外表面设置第一直线铁芯块、第二直线铁芯块、月牙块组、入线块以及出线块等结构,实现了单根导线/缆线的不间断绕制,减少了导线/缆线接头的制作;本发明的层间过渡连续绕制方法,为S型六极磁铁的研制提供方法和思路,实现了磁体主体直线段的密绕,提高磁场及线材利用率,同时,为S型双向负角度弯曲磁体的端部提供了可靠支撑。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中月牙块组的结构示意图。
图3为本发明中起始块组的结构示意图。
1-空心圆柱体、2-直线铁芯块、3-密绕线槽、4-月牙块组、41-月牙块、42-端部线槽、5-起始块组、51-螺旋倾斜槽、6-入线块、7-出线块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1-3,一种S型六极磁体的骨架结构,包括空心圆柱体1,所述空心圆柱体1的外表面分布有六个直线铁芯块2,直线铁芯块分为第一直线铁芯块和第二直线铁芯块,第一直线铁芯块与第二直线铁芯块数量相等且在空心圆柱体的外表面沿周向交替设置,相邻的直线铁芯块之间形成密绕线槽3,所述空心圆柱体1外表面位于第一直线铁芯块的前端部以及第二直线铁芯块的后端部均间隔设置有月牙块组4,所述月牙块组4包括若干个沿空心圆柱体轴向间隔设置的月牙块41,以其中一个第一直线铁芯块端部的月牙块组作为起始块组5,所述起始块组5的所有月牙块的同一端均设置有螺旋倾斜槽51,所述空心圆柱体外表面位于起始块组5的前端两侧分别设置有入线块6和出线块7,所述入线块上设置有入线口,所述出线块上设置有出线口。
本实施例中,所述月牙块组4包括n个月牙块41,直线铁芯块2与其端部的n个月牙块之间由内向外依次构成(n+1)个端部线槽42,n为大于等于1的整数,在实际生产中可以根据具体的需求确定相应的月牙块个数。
本实施例中,所述密绕线槽3与其两端的端部线槽42构成S型路径,且所述密绕线槽3的宽度为端部线槽42宽度的(n+1)倍。
本实施例中,所述直线铁芯块2、月牙块组4、入线块6以及出线块7的径向外表面均位于同一圆柱面上并构成骨架外径。
本实施例中,所述直线铁芯块2包括铁磁部,所述铁磁部由铁磁材料构成,所述铁磁部位于直线铁芯块靠近月牙块组的一侧,从而提高其所形成的磁场强度。
本实施例中,所述直线铁芯块2的侧面为由直线铁芯块的顶部到底部逐渐内陷的倾斜面,可以起到限位作用,防止导线/缆线从密绕线槽内脱出。
实施例2
参照图1-3,一种基于上述任意一种S型六极磁体的骨架结构的层间过渡连续绕制方法,包括以下步骤:
S1、将单根导线/缆线从入线口引入,依次沿着第一个第一直线铁芯块前端起始块组5的第(n+1)个端部线槽以及第一个密绕线槽(与入线口位置对应的密绕线槽)绕到第一个第二直线铁芯块后端月牙块组的第1个端部线槽中,然后通过第二个密绕线槽绕到第二个第一直线铁芯块前端月牙块组的第(n+1)个端部线槽中,而后继续通过第三个密绕线槽绕到第二个第二直线铁芯块后端月牙块组的第1个端部线槽中,依此类推,直到导线/缆线重新绕回到起始块组的第(n+1)个端部线槽时,即完成第一匝第一层导线/缆线绕制,沿着相同的路线进行第二层的导线/缆线绕制,直到达到预定的层数;
S2、当导线/缆线在第一匝的绕制完成后,此时线头重新回到起始块组的第(n+1)个端部线槽,导线/缆线的线头通过起始块组中第n个月牙块上的螺旋倾斜槽平滑过渡到下一匝的起始位置,即第n个端部线槽的位置开始绕线,在该匝的绕线过程中,线头在经过第一直线铁芯块前端的月牙块组时较第一匝时向内移动一个端部线槽,线头在经过第二直线铁芯块后端的月牙块组时较第一匝时向外移动一个端部线槽,而线头在密绕线槽内的路线保持不变,当绕制到指定的层数后完成第二匝的绕制,而后继续过渡到第三匝的位置开始绕线,依此类推,直到完成(n+1)匝导线/缆线的绕制;
S3、导线/缆线完成(n+1)匝的绕制后从出线块上的出线口引出,且出线口高出骨架外径一根导线/缆线的高度。
以每个月牙块组中包括3个月牙块为例,以靠近直线铁芯块的端部一侧为内侧,由内向外依次为第一月牙块、第二月牙块和第三月牙块,每个月牙块组与相应的直线铁芯块端部之间共形成4个端部线槽,以靠近直线铁芯块的端部一侧为内侧,由内向外依次为第一端部线槽、第二端部线槽、第三端部线槽和第四端部线槽,将单根导线/缆线从入线口引入,依次沿着第一个第一直线铁芯块前端起始块组的第四端部线槽以及第一个密绕线槽绕到第一个第二直线铁芯块后端月牙块组的第一端部线槽中,然后通过第二个密绕线槽绕到第二个第一直线铁芯块前端月牙块组的第四端部线槽中,而后继续通过第三个密绕线槽绕到第二个第二直线铁芯块后端月牙块组的第一端部线槽中,依此类推,直到导线/缆线重新绕回到起始块组的第四端部线槽时,即完成第一匝第一层导线/缆线绕制,沿着相同的路线进行第二层的导线/缆线绕制,直到达到预定的层数;
当导线/缆线在第一匝的绕制完成后,此时线头重新回到起始块组的第四端部线槽,导线/缆线的线头通过起始块组中第三月牙块上的螺旋倾斜槽平滑过渡到下一匝的起始位置,即第三端部线槽的位置开始绕线,在该匝的绕线过程中,线头在经过第一直线铁芯块前端的月牙块组时较第一匝时向内移动一个端部线槽,线头在经过第二直线铁芯块后端的月牙块组时较第一匝时向外移动一个端部线槽,而线头在密绕线槽内的路线保持不变,当绕制到指定的层数后完成第二匝的绕制,而后继续过渡到第三匝的位置开始绕线,依此类推,直到完成四匝导线/缆线的绕制;
导线/缆线完成四匝的绕制后从出线块7上的出线口引出,且出线口高出骨架外径一根导线/缆线的高度。
以上所述,仅是本发明较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种S型六极磁体的骨架结构,其特征在于,包括空心圆柱体,所述空心圆柱体的外表面分布有六个直线铁芯块,直线铁芯块分为第一直线铁芯块和第二直线铁芯块,第一直线铁芯块与第二直线铁芯块数量相等且在空心圆柱体的外表面沿周向交替设置,相邻的直线铁芯块之间形成密绕线槽,所述空心圆柱体外表面位于第一直线铁芯块的前端部以及第二直线铁芯块的后端部均间隔设置有月牙块组,所述月牙块组包括若干个沿空心圆柱体轴向间隔设置的月牙块,以其中一个第一直线铁芯块端部的月牙块组作为起始块组,所述起始块组的所有月牙块的同一端均设置有螺旋倾斜槽,所述空心圆柱体外表面位于起始块组的前端两侧分别设置有入线块和出线块,所述入线块上设置有入线口,所述出线块上设置有出线口。
2.根据权利要求1所述的一种S型六极磁体的骨架结构,其特征在于,所述月牙块组包括n个月牙块,直线铁芯块与其端部的n个月牙块之间由内向外依次构成n+1个端部线槽,n为大于等于1的整数。
3.根据权利要求2所述的一种S型六极磁体的骨架结构,其特征在于,所述密绕线槽与其两端的端部线槽构成S型路径。
4.根据权利要求2所述的一种S型六极磁体的骨架结构,其特征在于,所述密绕线槽的宽度为端部线槽宽度的n+1倍。
5.根据权利要求1所述的一种S型六极磁体的骨架结构,其特征在于,所述直线铁芯块、月牙块组、入线块以及出线块的径向外表面均位于同一圆柱面上并构成骨架外径。
6.根据权利要求1所述的一种S型六极磁体的骨架结构,其特征在于,所述直线铁芯块包括铁磁部,所述铁磁部由铁磁材料构成,所述铁磁部位于直线铁芯块靠近月牙块组的一侧。
7.根据权利要求1所述的一种S型六极磁体的骨架结构,其特征在于,所述直线铁芯块的侧面为由直线铁芯块的顶部到底部逐渐内陷的倾斜面。
8.一种基于权利要求1-7中任意一种S型六极磁体的骨架结构的层间过渡连续绕制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将单根导线/缆线从入线口引入,依次沿着第一个第一直线铁芯块前端起始块组的第n+1个端部线槽以及第一个密绕线槽绕到第一个第二直线铁芯块后端月牙块组的第1个端部线槽中,然后通过第二个密绕线槽绕到第二个第一直线铁芯块前端月牙块组的第n+1个端部线槽中,而后继续通过第三个密绕线槽绕到第二个第二直线铁芯块后端月牙块组的第1个端部线槽中,以此类推,直到导线/缆线重新绕回到起始块组的第n+1个端部线槽时,即完成第一匝第一层导线/缆线绕制,沿着相同的路线进行第二层的导线/缆线绕制,直到达到预定的层数;
S2、当导线/缆线在第一匝的绕制完成后,此时线头重新回到起始块组的第n+1个端部线槽,导线/缆线的线头通过起始块组中第n个月牙块上的螺旋倾斜槽平滑过渡到下一匝的起始位置,即第n个端部线槽的位置开始绕线,在该匝的绕线过程中,线头在经过第一直线铁芯块前端的月牙块组时较第一匝时向内移动一个端部线槽,线头在经过第二直线铁芯块后端的月牙块组时较第一匝时向外移动一个端部线槽,而线头在密绕线槽内的路线保持不变,当绕制到指定的层数后完成第二匝的绕制,而后继续过渡到第三匝的位置开始绕线,以此类推,直到完成n+1匝导线/缆线的绕制;
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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