EP4434063B1 - Structure d'aimants a tenue amelioree, onduleur, et procede associe - Google Patents

Structure d'aimants a tenue amelioree, onduleur, et procede associe

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EP4434063B1
EP4434063B1 EP23735594.6A EP23735594A EP4434063B1 EP 4434063 B1 EP4434063 B1 EP 4434063B1 EP 23735594 A EP23735594 A EP 23735594A EP 4434063 B1 EP4434063 B1 EP 4434063B1
Authority
EP
European Patent Office
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angle
magnet
magnet structure
structure according
directions
Prior art date
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Application number
EP23735594.6A
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German (de)
English (en)
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EP4434063A1 (fr
EP4434063C0 (fr
Inventor
Mathieu VALLEAU
Amin GHAITH
Marie-Emmanuelle COUPRIE
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Synchrotron Soleil
Original Assignee
Synchrotron Soleil
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP4434063B1 publication Critical patent/EP4434063B1/fr
Publication of EP4434063C0 publication Critical patent/EP4434063C0/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0273—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0205—Magnetic circuits with PM in general
    • H01F7/021—Construction of PM
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
    • H05H2007/041—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof for beam bunching, e.g. undulators

Definitions

  • the present invention relates to a magnet structure. It also relates to an inverter comprising such a structure, as well as to an associated method.
  • Such a device allows a user to generate a magnetic field.
  • the field of the invention is more particularly but not limited to that of particle accelerators.
  • An undulator is a device that generates a spatially periodic magnetic field. When charged particles (electrons in general) pass through this device, they are subjected to a force that gives them an oscillating movement and generates an electromagnetic wave.
  • the emitted radiation called synchrotron radiation is, due to its spectral and optical qualities, used as a tool to probe matter in many scientific fields (biology, chemistry, etc.).
  • Undulators are characterized by their spatial period and their magnetic field, the main parameters that impact the spectral extent of the emitted radiation. Apple and related undulators (APPLE I, II, III, X, Delta, etc.) produce a vertical and/or horizontal periodic magnetic field to generate linear polarization (pure or inclined) or circular polarization.
  • Permanent magnets consist of rows of permanent magnets, the movement of two of which diagonally opposite ones allows the phase between the field components to be changed, as well as their intensity, and thus the helicity of the polarization to be varied.
  • the Permanent magnets are assembled using a Halbach structure. This consists of alternating permanent magnets whose magnetization vector rotates 90° in the beam direction around the horizontal axis of the undulator, with each magnet being magnetized in at most 1 direction. These permanent magnets are generally difficult to maintain in position because they repel each other or are in unstable equilibrium.
  • each magnet is usually held alone using a mechanical clamp.
  • this single clamp is no longer sufficient due to the insufficient thickness of the magnet.
  • the permanent magnets are then glued together in pairs, or even welded.
  • the magnetization vector rotates from one magnet to another by 90° around the horizontal axis if four magnets are used to constitute the period.
  • APPLE undulators consist of 4 beams that move longitudinally to vary the phase between the field components and therefore the polarization of the electrons, or vertically (bottom vs. top) to modify the strength of the magnetic field and therefore the resonance energy of the undulator.
  • the two lower rows have the same magnet sequence, while on the upper beams, the longitudinally magnetized magnets are in the opposite direction to the lower beams.
  • APPLE inverters can vary the polarization linearly or circularly.
  • the horizontal and vertical field components are not equal, the resonance energy is then limited by the value of the lowest magnetic field component.
  • each magnet In the case of APPLE I or II or III or X inverters, the longitudinal dimension of each magnet is equal to the period divided by the number of magnets constituting the period. Thus, for an inverter with a magnetic period of 40 mm, the permanent magnets have a thickness of 10 mm. It is not easy to mechanically hold a 10 mm wide element on which magnetic forces are exerted in all 3 directions. To do this, To remedy this, some use glue, others even implement processes for welding the magnets together.
  • the aim of the present invention is to propose a magnet structure or an inverter making it possible to generate a magnetic field (preferably significant) while facilitating the assembly of the magnets together, and preferably being able to do without or limit the use of glue or solder or flange to assemble these magnets, preferably for an elliptical polarization, of short spatial period and efficient.
  • ⁇ x can be different from 0°, 90°, 180° or 270°, preferably ⁇ 1°, or even preferably ⁇ 5°.
  • ⁇ s can be different from 0°, 90°, 180° or 270°, preferably ⁇ 1°, or even preferably ⁇ 5°.
  • ⁇ s can be different from 45°, 135°, 225° or 315°, preferably within ⁇ 1°, or even preferably within ⁇ 2°.
  • the number N of series is equal to 4 or 6.
  • ⁇ u can be included in the interval [15 mm; 200 mm], preferably in the interval [20 mm; 70 mm].
  • G x may be in the range [1 mm; 250 mm], preferably in the range [1 mm; 50 mm], and/or G z is in the range [1 mm; 250 mm], preferably in the range [1 mm; 50 mm].
  • G x can be equal (or substantially equal to within ⁇ 500 ⁇ m, preferably within ⁇ 200 ⁇ m) to G z , subsequently denoted G.
  • the magnet structure according to the invention may further be arranged to generate a magnetic field with its component along the Z direction equal, or substantially equal to ⁇ 5%, preferably ⁇ 1%, to its component along the X direction.
  • a method of generating a magnetic field characterized in that it is generated by means of a magnet structure according to the invention or an inverter according to the invention.
  • the magnetic field may be generated with its component along the Z direction equal, or substantially equal to ⁇ 5% preferably ⁇ 1%, to its component along the X direction.
  • the peak fields of B z and B x are equal, and the fields B z and B x may be out of phase.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described or illustrated subsequently isolated from the other characteristics described or illustrated (even if this selection is isolated within a sentence comprising these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.
  • This selection comprises at least one preferably functional characteristic without structural details, and/or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.
  • This new magnetic structure 100 is derived from a Halbach structure and has a particular orientation of the magnetization vector for optimal magnet holding, and is preferably applied to the construction of undulators generating elliptical polarization.
  • the magnet structure 100 comprises four successive series (first series referenced 1 in the figures then second series referenced 2 in the figures then third series referenced 3 in the figures then fourth series referenced 4 in the figures, in this order along the direction S) of permanent magnets installed periodically along a direction S (also noted Y) with a spatial period ⁇ u , including a first, second, third and fourth series.
  • These four series 1, 2, 3, 4 are represented only once on the figure 1 , but are actually repeated periodically along the S direction typically a few tens or hundreds of times.
  • each beam 10, 20, 20, 40 follow one another along the direction S.
  • the first beam 10 and the second beam 20 are parallel and follow one another along a direction Z perpendicular to the direction S.
  • the fourth beam 40 and the third beam 30 are parallel and follow one another along the Z direction.
  • the third beam 30 and the second beam 20 follow one another along a direction X perpendicular to the directions S and Z.
  • the fourth beam 40 and the first beam 10 follow one another along the direction X.
  • the magnetization vector (which leads to permanent magnetization, but not to temporary magnetization of an electromagnet), of each magnet of each beam 10, 20, 30, 40 has a non-zero component along each of the directions X, S and Z.
  • G x is typically in the range [1mm; 250mm], preferably in the range [1mm; 50mm], and/or G z is typically in the range [1mm; 250mm], preferably in the range [1mm; 50mm].
  • G x or G z lead to a circular opening (for a passage of a beam in the center of beams 10, 20, 30, 40) whose diameter is greater than G x and G z and depends on G x , G z and the chamfers at the corners of the magnets.
  • G x is equal, or substantially equal to within ⁇ 500 ⁇ m, preferably within ⁇ 200 ⁇ m, to G z , and is noted in this case in the present description as distance (also called air gap) G.
  • G is expressed in mm and ⁇ u is expressed in mm.
  • G is expressed in mm and ⁇ u is expressed in mm.
  • the structure 100 is preferably arranged to generate a magnetic field with its component B z along the direction Z equal, or substantially equal to ⁇ 5%, preferably ⁇ 1% at minimum air gap, to its component B x along the direction X.
  • a magnetic field is generated by means of the magnet structure 100 or 200 or the inverter 1000.
  • the magnetic field is generated with its component B z along the Z direction equal, or substantially equal to ⁇ 5%, preferably ⁇ 1% at minimum air gap, to its component B x along the X direction.
  • the distance G x and/or G z and/or G can be adjusted.
  • the new proposed structure 100 or 200 produces a magnetic field (with elliptical polarization) as strong as the Halbach structure and makes it possible to address the problem of holding the magnets.
  • all the magnets are magnetized in 3 directions (vertical, horizontal and longitudinal). Inclining the magnetization vector in the longitudinal direction makes it possible to hold two magnets together naturally. It is thus easier to hold a block of two magnets together naturally than a single, thinner magnet subjected to opposing forces or two magnets held together by other unnatural means (welding, glue, screws, etc.).
  • the new structure 100 or 200 proposed makes it possible to respond to this problem, while retaining the fact that the field components B z , B x in the two planes are always equivalent.
  • magnets have a magnetization vector oriented in 3 directions (horizontal, vertical and longitudinal).
  • the inclination of the magnetization vector in the longitudinal plane will allow certain magnets to stick naturally two by two, thus forming a block of two solid magnets. Thus, there is no need to weld/glue the magnets together.
  • N is a positive integer.
  • N is preferably an even number.
  • N is preferably greater than or equal to four.
  • N is preferably less than or equal to eight or ten.
  • N can for example be equal to four, six, or eight.
  • This structure 200 always includes the four beams 10, 20, 30, 40.
  • the number N of series is equal to 6.
  • the directions of the magnetization vectors of the magnets of series 1, 23, 3 and 4 do not change compared to structure 100.
  • the magnetization vector of each magnet of each beam has a non-zero component along each of the directions X, S and Z
  • ⁇ x is typically in the range ]5°; 80°], preferably in the range [28°; 72°].
  • ⁇ S is typically in the range ]5°; 43°[, preferably in the range [34°; 42°].
  • G is expressed in mm and ⁇ u is expressed in mm.
  • G is expressed in mm and ⁇ u is expressed in mm.

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Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne une structure d'aimants. Elle concerne aussi un onduleur comprenant une telle structure, ainsi qu'un procédé associé.
  • Un tel dispositif permet à un utilisateur de générer un champ magnétique. Le domaine de l'invention est plus particulièrement mais de manière non limitative celui des accélérateurs de particules.
    • Etat de la technique antérieure
  • Le document US 5 383 049 décrit un dispositif d'insertion de phase réglable à polarisation elliptique.
  • L'article de Sasaki et al. (Nuclear Instruments & methods in Physics research A 331 (1993) July 1) décrit la conception d'un nouveau type d'onduleur planaire pour générer un rayonnement polarisé variable.
  • L'article de Liang et al. (Nuclear Instruments & methods in Physics research A 987 (2021)) décrit une analyse des premiers résultats magnétiques des onduleurs PSI APPLE X en polarisation elliptique.
  • Un onduleur est un dispositif qui génère un champ magnétique spatialement périodique. Lorsque des particules chargées (électrons en général) traversent ce dispositif, elles sont soumises à une force qui leur imprime un mouvement d'oscillations et engendre une onde électromagnétique. Le rayonnement émis appelé rayonnement synchrotron est, de par ses qualités spectrales et optiques, utilisé comme outil pour sonder la matière dans de nombreux domaines scientifiques (biologie, chimie, ...). Les onduleurs sont caractérisés par leur période spatiale et leur champ magnétique, principaux paramètres qui impactent l'étendue spectrale du rayonnement émis. Les onduleurs de type APPLE et associés (APPLE I, II, III, X, Delta, ...) produisent un champ magnétique périodique vertical et/ou horizontal permettant de générer de la polarisation linéaire (pure ou inclinée) ou de la polarisation circulaire. Ils sont constitués de rangées d'aimants permanents dont le mouvement de deux d'entre elles diagonalement opposées permet de changer la phase entre les composantes de champ, ainsi que leur intensité et donc faire varier l'hélicité de la polarisation. Sur chaque rangée, les aimants permanents sont assemblés en suivant une structure de Halbach. Cette dernière consiste à alterner des aimants permanents dont le vecteur magnétisation tourne de 90° dans le sens faisceau autour de l'axe horizontal de l'onduleur, chaque aimant étant magnétisé dans 1 direction au plus. Ces aimants permanents sont généralement difficiles à maintenir en position car ils se repoussent mutuellement ou alors sont en équilibre instable.
  • Pour les onduleurs de grande période magnétique, chaque aimant est généralement maintenu seul à l'aide d'une bride mécanique. Pour les onduleurs de faible période magnétique, cette unique bride ne suffit plus à cause de l'épaisseur de l'aimant qui est insuffisante. Les aimants permanents sont alors collés deux à deux, voire soudés.
  • Dans une structure de Halbach classique, sur une période magnétique λu, le vecteur magnétisation tourne d'un aimant à l'autre de 90° autour de l'axe horizontal si l'on utilise quatre aimants pour constituer la période.
  • Les onduleurs APPLE sont constitués de 4 poutres mobiles longitudinalement pour faire varier la phase entre les composantes de champ et donc la polarisation des électrons, ou verticalement (bas vs haut) pour modifier la force du champ magnétique et donc l'énergie de résonnance de l'onduleur. Les deux rangées basses possèdent le même séquencement d'aimants, tandis que sur les poutres supérieures, les aimants magnétisés longitudinalement sont dans le sens opposé aux poutres basses.
  • L'intérêt des onduleurs APPLE est de pouvoir faire varier la polarisation en linéaire ou circulaire. Cependant, dans ce genre de structure magnétique, les composantes de champ horizontale et verticale ne sont pas égales, l'énergie de résonnance est alors bornée par la valeur de la plus faible composante de champ magnétique. Pour outrepasser le fait que les composantes de champ ne sont pas équivalentes, il est possible d'incliner à 45° le vecteur magnétisation des aimants magnétisés verticalement, ce qui permet d'obtenir l'égalité des composantes horizontale et verticale et ainsi ne plus être limité en énergie par l'une ou l'autre, c'est le cas des onduleurs de type APPLE I ou APPLE X.
  • Dans le cas d'onduleurs APPLE I ou II ou III ou X, la dimension longitudinale de chaque aimant est égale à la période que divise le nombre d'aimants constituant la période. Ainsi, pour un onduleur de période magnétique 40 mm, les aimants permanents ont une épaisseur de 10 mm. Il n'est pas aisé de maintenir mécaniquement un élément de 10 mm de large sur lequel s'exercent des forces magnétiques dans les 3 directions. Pour y remédier, certains utilisent de la colle, d'autres même mettent en place des procédés de soudure des aimants entre eux.
  • Le but de la présente invention est de proposer une structure d'aimants ou un onduleur permettant de générer un champ magnétique (de préférence important) tout en facilitant l'assemblage des aimants entre eux, et pouvant de préférence se passer de ou limiter l'usage de colle ou soudure ou bride pour assembler ces aimants, de préférence pour une polarisation elliptique, de courte période spatiale et efficace.
    • Exposé de l'invention
  • Cet objectif est atteint avec une structure d'aimants comprenant un nombre N de séries d'aimants permanents installés périodiquement le long d'une direction S avec une période spatiale λu (dont de préférence une première, deuxième, troisième et quatrième séries), N étant supérieur ou égal à quatre :
    • chaque série comprenant :
      • un aimant d'une première poutre
      • un aimant d'une deuxième poutre
      • un aimant d'une troisième poutre
      • un aimant d'une quatrième poutre
    • les aimants de chaque poutre se succédant le long de la direction S,
    • la première poutre et la deuxième poutre se succédant le long d'une direction Z perpendiculaire à la direction S,
    • la quatrième poutre et la troisième poutre se succédant le long de la direction Z,
    • la troisième poutre et la deuxième poutre se succédant le long d'une direction X perpendiculaire aux directions S et Z,
    • la quatrième poutre et la première poutre se succédant le long de la direction X,
    • caractérisé en ce que, pour au moins quatre séries successives (mais pas nécessairement voisines) d'aimants d'une période spatiale λu, le vecteur magnétisation de chaque aimant (de ces au moins 4 séries) de chaque poutre a une composante non nulle le long de chacune des directions X, S et Z.
      • N est un nombre entier positif.
      • N est de préférence un nombre pair.
      • N est de préférence supérieur ou égal à quatre.
      • N est de préférence inférieur ou égal à dix.
      • N est de préférence inférieur ou égal à huit.
      • N peut par exemple être égal à quatre, six, ou huit.
  • La structure d'aimants selon l'invention peut en outre être caractérisée en ce que les séries comprennent une première, deuxième, troisième et quatrième séries successives dans cet ordre, et en ce que :
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la deuxième poutre et de la troisième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de -θx pour la première série, et/ou
      • ∘ un angle de +θx pour la deuxième série, et/ou
      • ∘ un angle de -θx-180° pour la troisième série, et/ou
      • ∘ un angle de θx-180° pour la quatrième série.
  • La structure d'aimants selon l'invention peut en outre être caractérisée en ce que :
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première poutre et de la quatrième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de θx pour la première série, et/ou
      • ∘ un angle de -θx pour la deuxième série, et/ou
      • ∘ un angle de θx-180° pour la troisième série, et/ou
      • ∘ un angle de -θx-180° pour la quatrième série.
  • La structure d'aimants selon l'invention peut en outre être caractérisée en ce que :
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première série et de la deuxième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de -θs pour la première poutre, et/ou
      • ∘ un angle de θs pour la deuxième poutre, et/ou
      • ∘ un angle de -θs pour la troisième poutre, et/ou
      • ∘ un angle de θs pour la quatrième poutre.
  • La structure d'aimants selon l'invention peut en outre être caractérisée en ce que :
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la troisième série et de la quatrième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de -θs-180° pour la première poutre, et/ou
      • ∘ un angle de θs-180° pour la deuxième poutre, et/ou
      • ∘ un angle de -θs-180° pour la troisième poutre, et/ou un angle de θs-180° pour la quatrième poutre.
  • θx peut être différent de 0°, 90°, 180° ou 270°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 5°.
  • θx peut être compris dans l'intervalle ]5° ; 80°], de préférence dans l'intervalle [24° ; 72°], de préférence dans l'intervalle [24° ; 54°] pour N=4 et/ou dans l'intervalle [28° ; 72°] pour N=6.
  • θs peut être différent de 0°, 90°, 180° ou 270°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 5°.
  • θs peut être différent de 45°, 135°, 225° ou 315°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 2°.
  • θS peut être compris dans l'intervalle ]5° ; 43°[, de préférence dans l'intervalle [30° ; 42°], de préférence dans l'intervalle [30° ; 42°] pour N=4 et/ou dans l'intervalle [34° ; 42°] pour N=6.
  • Le nombre N de séries est égal à 4 ou à 6.
  • Dans le cas où N=6, les séries peuvent comprendre en outre :
    • Une cinquième série entre la première et la deuxième série
    • Une sixième série entre la troisième et la quatrième série de sorte que les séries comprenant les première, cinquième, deuxième, troisième, sixième et quatrième séries successives dans cet ordre. Dans ce cas, de préférence :
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la deuxième poutre et de la troisième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de 0° pour la cinquième série, et/ou
      • ∘ un angle de 180° pour la sixième série,
        et/ou
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première poutre et de la quatrième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de 0° pour la cinquième série, et/ou
      • ∘ un angle de 180° pour la sixième série,
        et/ou
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la cinquième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de -θS pour la première poutre, et/ou
      • ∘ un angle de θS pour la deuxième poutre, et/ou
      • ∘ un angle de -θS pour la troisième poutre, et/ou
      • ∘ un angle de θS pour la quatrième poutre,
        et/ou
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la sixième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle de -θs-180° pour la première poutre, et/ou
      • ∘ un angle de θs-180° pour la deuxième poutre, et/ou
      • ∘ un angle de -θs-180° pour la troisième poutre, et/ou
      • ∘ un angle de θs-180° pour la quatrième poutre.
  • λu peut être compris dans l'intervalle [15 mm; 200 mm], de préférence dans l'intervalle [20mm ; 70mm].
  • La structure d'aimants selon l'invention peut en outre être caractérisée en ce que :
    • la première poutre et la deuxième poutre sont distantes d'une distance Gz le long de la direction Z, et/ou
    • la quatrième poutre et la troisième poutre sont distantes de la distance Gz le long de la direction Z, et/ou
    • la troisième poutre et la deuxième poutre sont distantes d'une distance Gx le long de la direction X, et/ou
    • la quatrième poutre et la première poutre sont distantes de la distance Gx le long de la direction X.
  • Gx peut être compris dans l'intervalle [1 mm ; 250 mm], de préférence dans l'intervalle [1mm ; 50mm], et/ou Gz est compris dans l'intervalle [1mm ; 250 mm], de préférence dans l'intervalle [1 mm ; 50mm].
  • Gx peut être égal (ou sensiblement égal à ±500 µm près de préférence à ±200 µm près) à Gz, noté par la suite G.
  • θx peut être égal à, de préférence si N = 4 : θx (G; λu) = Offset1 + AGap1*exp(BGap1 * G) + APeriode1*exp(BPeriode1 * λu) à 10% près, de préférence à ±5% près avec :
    Offset1 =33.634 ± 0.17
    AGap1 =29.434 ± 0.109
    BGap1 =-0.041763 ± 0.000374
    APeriode1 =-39.534 ± 0.104
    BPeriode1 =-0.027176 ± 0.000263
  • θS peut être égal à, de préférence si N = 4 : θS (G; λu) = Offset2 + AGap2*exp(BGap2 * G) + APeriode2*exp(BPeriode2 * λu) à ±5% près, de préférence à ±2% près
    Offset2 =35.233 ± 0.147
    AGap2 =-10.382 ± 0.0218
    BGap2 =-0.066698 ± 0.000476
    APeriode2 =13.866 ± 0.0918
    BPeriode2 =-0.015736 ± 0.000349
  • θx peut être égal à, de préférence si N = 6 : θx (G; λu) = Offset4 + AGap4*exp(BGap4 * G) + APeriode4*exp(BPeriode4 * λu) à ±4% près, de préférence à ±3% près avec :
    Off4 =49.848 ± 0.3
    AGap4 =41.206 ± 0.0801
    BGap4 =-0.038149 ± 0.000217
    APeriode4 =-54.559 ± 0.148
    BPeriode4 =-0.018134 ± 0.000223
  • θS peut être égal à, de préférence si N = 6 : θS (G; λu) = Offset3 + AGap3*exp(BGap3 * G) + APeriode3*exp(BPeriode3 * λu) à ±7% près, de préférence à ±3% près avec :
    Off3 =37.222 ± 0.201
    AGap3 =-9.6508 ± 0.0384
    BGap3 =-0.038257 ± 0.000448
    APeriode3 =12.099 ± 0.13
    BPeriode3 =-0.01507 ± 0.000503
  • La structure d'aimants selon l'invention peut en outre être agencée pour générer un champ magnétique avec sa composante le long de la direction Z égale, ou sensiblement égale à ±5% de préférence à ±1%, à sa composante le long de la direction X.
  • Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un onduleur comprenant :
    • une structure d'aimants selon l'invention,
    • de préférence une chambre à vide disposée
      • o autour de la structure d'aimants de sorte que les aimants de la structure à aimants soient situés à l'intérieur du vide, ou
      • ∘ à l'intérieur de la structure d'aimants, entre les quatre poutres
    • de préférence un système de refroidissement cryogénique (de préférence à l'azote ou à l'hélium) agencé pour refroidir les aimants de la structure à aimants (de préférence lorsque la chambre à vide est disposée autour de la structure à aimants).
  • Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de génération d'un champ magnétique, caractérisé en ce qu'il est généré au moyen d'une structure d'aimants selon l'invention ou d'un onduleur selon l'invention.
  • Le champ magnétique peut être généré avec sa composante le long de la direction Z égale, ou sensiblement égale à ±5% de préférence à ±1%, à sa composante le long de la direction X.
    • Description des figures et modes de réalisation
  • D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
    • [ Fig. 1 ] la figure 1 est une vue de profil de quatre séries 1, 2, 3, 4 d'aimants (chaque série 1, 2, 3, 4 comprenant un aimant d'une des poutres 10, 20, 30, 40) d'un premier mode de réalisation d'une structure d'aimants 100 selon l'invention (N=4) qui est le mode de réalisation préféré de l'invention ; sur cette figure, chaque aimant est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de la figure 1 comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant,
    • [ Fig. 2 ] la figure 2 est une vue de face des quatre poutres 10, 20, 30, 40 portant les aimants pour les séries d'aimants 1 et 2 du premier mode de réalisation de structure 100 d'aimants selon l'invention; sur cette figure, chaque aimant est représenté par un carré aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de la figure 2 comprenant les directions X et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du carré de cet aimant,
    • [ Fig. 3 ] la figure 3 est une vue de face des quatre mêmes poutres 10, 20, 30, 40 de la figure 2, portant les aimants pour les séries d'aimants 3 et 4 du premier mode de réalisation de structure 100 d'aimants selon l'invention ; sur cette figure, chaque aimant est représenté par un carré aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de la figure 3 comprenant les directions X et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du carré de cet aimant,
    • [ Fig. 4 ] la figure 4 illustre :
      • Dans sa partie supérieure, l'angle θS en fonction de l'angle θx pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 : Bz=Bx
      • Dans sa partie inférieure, la valeur de Bz=Bx en fonction de θx.
    • [ Fig. 5 ] la figure 5 illustre :
      • Dans sa partie supérieure, la valeur de Bx et Bz en fonction de θx selon deux hypothèses :
        • ∘ Une première courbe 11 pour laquelle est considéré un champ rémanent Br de chaque aimant de 1 Tesla
        • ∘ Une deuxième courbe 12 pour laquelle est considéré un champ rémanent Br de chaque aimant de 2 Tesla.
      • Dans sa partie inférieure, deux courbes 110, 120 quasi superposées de l'angle θS en fonction de l'angle θx correspondant aux cas des deux courbes 11 et 12.
    • [ Fig. 6 ] la figure 6, obtenue sur le même principe que la partie supérieure de la figure 4 ou la partie inférieure de la figure 5, illustre l'angle θS en fonction de l'angle θx pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100, avec différentes courbes correspondant à différentes valeurs de la distance G.
    • [ Fig. 7 ] la figure 7 illustre l'angle θS en fonction de l'angle θx pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 et est maximale, pour différentes valeurs de la distance G (dans ce cas G=Gx=Gz) qui est la distance entres les bords des poutres 10, 20, 30, 40 se faisant face.
    • [ Fig. 8 ] la figure 8 illustre :
      • Une courbe 210 de θx en fonction de G, et
      • Une courbe 220 de θS en fonction de G,
      pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 et maximale
    • [ Fig. 9 ] la figure 9 illustre l'angle θS en fonction de l'angle θx pour différentes valeurs de période spatiale λu, et pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 et maximale
    • [ Fig. 10 ] la figure 10 illustre sur l'axe vertical des valeurs d'angle θ correspondant à θx ou θS :
      • Des points d'une courbe 310 de θx en fonction de la période spatiale λu, et
      • Des points d'une courbe 320 de θS en fonction de la période spatiale λu, pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 et maximale
    • [ Fig. 11 ] la figure 11 illustre les valeurs des champs magnétiques Bx et Bz générés par la structure 100 en fonction de la position longitudinale S au centre des quatre aimants de chaque série 1, 2, 3 ou 4, hors vide ou au centre d'une chambre à vide de l'onduleur 1000 comprenant la structure 100,
    • [ Fig. 12 ] la figure 12 est une généralisation à N=6 séries d'aimants ; chaque aimant (correspondant à une unique poutre du bas 10 ou 40) est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de cette figure comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant,
    • [ Fig. 13 ] la figure 13 est une généralisation à N=8 séries d'aimants ; chaque aimant (correspondant à une unique poutre du bas 10 ou 40) est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de cette figure comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant,
    • [ Fig. 14 ] la figure 14 est une généralisation à N=10 séries d'aimants ; chaque aimant (correspondant à une unique poutre du bas 10 ou 40) est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de cette figure comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant
    • [ Fig. 15 ] la figure 15 est une vue de profil de six séries 1, 5, 2, 3, 6, et 4 d'aimants (chaque série comprenant un aimant d'une des poutres 10, 20, 30, 40) d'un deuxième mode de réalisation d'une structure d'aimants 200 selon l'invention ; sur cette figure, chaque aimant est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de la figure 15 comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant,
    • [ Fig. 16 ] la figure 16 illustre l'angle θS en fonction de l'angle θx pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 et est maximale, pour différentes valeurs de la distance G (dans ce cas G=Gx=Gz) qui est la distance entres les bords des poutres 10, 20, 30, 40 se faisant face.
    • [ Fig. 17 ] la figure 17 illustre :
      • Une courbe 210 de θx en fonction de G, et
      • Une courbe 220 de θS en fonction de G,
      pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 et maximale
    • [ Fig. 18 ] la figure 18 illustre l'angle θS en fonction de l'angle θx pour différentes valeurs de période spatiale λu, et pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 et maximale
    • [ Fig. 19 ] la figure 19 illustre sur l'axe vertical des valeurs d'angle θ correspondant à θx ou θS :
      • Des points d'une courbe 310 de θx en fonction de la période spatiale λu, et
      • Des points d'une courbe 320 de θS en fonction de la période spatiale λu, pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 200 et maximale.
  • En référence à la figure 11, dans toute la présente description, on dira que la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 ou 200 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 ou 200 (Bz=Bx), lorsque :
    • L'amplitude de Bz, au centre des quatre poutres 10, 20, 30, 40 (la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 ou 200 ayant une valeur qui varie en fonction de la position selon S),
    est égale à :
    • L'amplitude de Bx, au centre des quatre poutres 10, 20, 30, 40 (la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 ou 200 ayant une valeur qui varie en fonction de la position selon S).
  • Autrement dit, les champs crêtes de Bz et Bx sont égaux, et les champs Bz et Bx peuvent être déphasés.
  • Ces modes de réalisation n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites ou illustrées par la suite isolées des autres caractéristiques décrites ou illustrées (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
  • On va tout d'abord décrire, en référence aux figures 1 à 11, un premier mode de réalisation préférentiel de structure 100 d'aimants selon l'invention.
  • Cette nouvelle structure magnétique 100 est dérivée d'une structure de Halbach et comporte une orientation particulière du vecteur magnétisation pour une tenue des aimants optimale, et est appliquée de préférence à la construction des onduleurs générant de la polarisation elliptique.
  • Dans ce mode de réalisation, la structure 100 d'aimants comprend quatre séries successives (première série référencée 1 sur les figures puis deuxième série référencée 2 sur les figures puis troisième série référencée 3 sur les figures puis quatrième série référencée 4 sur les figures, dans cet ordre le long de la direction S) d'aimants permanents installés périodiquement le long d'une direction S (aussi notée Y) avec une période spatiale λu, dont une première, deuxième, troisième et quatrième séries. Ces quatre séries 1, 2, 3, 4 sont représentées une seule fois sur la figure 1, mais sont en réalité répétées de manière périodique le long de la direction S typiquement quelques dizaines ou centaines de fois.
  • Chaque série 1, 2, 3, 4 comprend (de préférence uniquement comme aimant) :
    • un aimant d'une première poutre référencée 10 sur les figures, cette poutre s'étendant selon la direction S,
    • un aimant d'une deuxième poutre référencée 20 sur les figures, cette poutre s'étendant selon la direction S,
    • un aimant d'une troisième poutre référencée 30 sur les figures, cette poutre s'étendant selon la direction S,
    • un aimant d'une quatrième poutre référencée 40 sur les figures, cette poutre s'étendant selon la direction S.
  • Les aimants de chaque poutre 10, 20, 20, 40 se succèdent le long de la direction S.
  • La première poutre 10 et la deuxième poutre 20 sont parallèles et se succèdent le long d'une direction Z perpendiculaire à la direction S.
  • La quatrième poutre 40 et la troisième poutre 30 sont parallèles et se succèdent le long de la direction Z.
  • La troisième poutre 30 et la deuxième poutre 20 se succèdent le long d'une direction X perpendiculaire aux directions S et Z.
  • La quatrième poutre 40 et la première poutre 10 se succèdent le long de la direction X.
  • Ainsi, dans une vue de coupe comprenant les directions X et Z :
    • La poutre 10 est située en bas à droite par rapport au centre de ces quatre poutres
    • La poutre 20 est située en haut à droite par rapport au centre de ces quatre poutres
    • La poutre 30 est située en haut à gauche par rapport au centre de ces quatre poutres
    • La poutre 40 est située en bas à gauche par rapport au centre de ces quatre poutres
  • Le vecteur magnétisation (qui conduit à une aimantation permanente, mais pas à une aimantation temporaire d'un électro aimant), de chaque aimant de chaque poutre 10, 20, 30, 40 a une composante non nulle le long de chacune des directions X, S et Z.
  • En référence aux figures 1, 2 et 3, on remarque que :
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la deuxième poutre 20 et de la troisième 30 poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de -θx pour la première série 1
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de +θx pour la deuxième série 2
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de -θx-180° pour la troisième série 3
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de θx-180° pour la quatrième série 4
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première poutre 10 et de la quatrième poutre 40 a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de θx pour la première série 1
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de -θx pour la deuxième série 2
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de θx-180° pour la troisième série 3
      • ∘ un angle (autour de l'axe X) de -θx-180° pour la quatrième série 4
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première série 1 et de la deuxième 2 série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de -θS pour la première poutre 10
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de θS pour la deuxième poutre 20
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de -θS pour la troisième poutre 30
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de θS pour la quatrième poutre 40
    • le vecteur magnétisation de chaque aimant de la troisième série 3 et de la quatrième 4 série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de -θs-180° pour la première poutre 10
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de θS-180° pour la deuxième poutre 20
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de -θs-180° pour la troisième poutre 30
      • ∘ un angle (autour de l'axe S) de θs-180° pour la quatrième poutre 40.
      • θx est différent de 0°, 90°, 180° ou 270°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 5°.
      • θS est différent de 0°, 90°, 180° ou 270°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 5°.
      • θS est différent de 45°, 135°, 225° ou 315°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 2°.
  • La figure 4 illustre :
    • Dans sa partie supérieure, l'angle θS en fonction de l'angle θx pour des valeurs de θS et θx pour lesquelles la composante Bz selon la direction Z du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 est égale à la composante Bx selon la direction X du champ magnétique généré par la structure d'aimants 100 : Bz=Bx
    • Dans sa partie inférieure, la valeur de Bz=Bx en fonction de θx.
  • Cette figure 4 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm = 10 mm selon l'axe S
    • λu= 40 mm
    • Gz = Gx = 1 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67T
  • En référence à la figure 4, on remarque qu'il existe un couple θS et θx pour lequel la valeur de Bz=Bx est maximum.
  • La figure 5 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu= 40 mm
    • Gz = Gx = 1 mm
    • Champ rémanent Br de 1 ou 2 T.
  • En référence à la figure 5, on remarque que les valeurs de θS et θx pour lesquelles la valeur de Bz=Bx est maximum ne dépendent pas du champ rémanent Br de chaque aimant.
  • En référence aux figures 1, 2 et 3, on remarque que :
    • la première poutre 10 et la deuxième 20 poutre sont distantes d'une distance (aussi appelée entrefer) Gz le long de la direction Z,
    • la quatrième poutre 40 et la troisième poutre 30 sont distantes de la distance Gz le long de la direction Z,
    • la troisième poutre 30 et la deuxième poutre 20 sont distantes d'une distance (aussi appelée entrefer) Gx le long de la direction X,
    • la quatrième poutre 40 et la première poutre 10 sont distantes de la distance Gx le long de la direction X.
  • Gx est typiquement compris dans l'intervalle [1mm ; 250 mm], de préférence dans l'intervalle [1mm ; 50mm], et/ou Gz est typiquement compris dans l'intervalle [1 mm ; 250 mm], de préférence dans l'intervalle [1 mm ; 50mm].
  • Ces valeurs de Gx ou Gz conduisent à une ouverture circulaire (pour un passage d'un faisceau au centre des poutres 10, 20, 30, 40) dont le diamètre est supérieur à Gx et Gz et dépend de Gx, Gz et des chanfreins aux coins des aimants.
  • La valeur du chanfrein est calculée suivant : ChanfreinZ = DiamGapCirculaire / racine 2 − Gz ChanfreinX = DiamGapCirculaire / racine 2 − Gx
  • Avec ChanfreinZ, DiamGapCirculaire et ChanfreinX tels que définis en figure 3.
  • Gx est égal, ou sensiblement égal à ± 500 µm près, de préférence à ± 200 µm près, à Gz, et est noté dans ce cas dans la présente description distance (aussi appelée entrefer) G.
  • La figure 6 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu= 40 mm
    • Gz = Gx = G de valeur variable entre 1 mm et 51 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • La figure 7 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu= 40 mm
    • Gz = Gx = G de valeur variable entre 1 mm et 51 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • La figure 8 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu= 40 mm
    • Gz = Gx = G de valeur variable entre 1 mm et 51 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • Une interpolation donne :
    • S=42,4-10,8.exp(-0,059.G)
    • θx=18,4+34,4.exp(-0,035.G)
    • Avec θS et Ox exprimés en degré (°) et G exprimé en mm.
  • En référence aux figures 6, 7 et 8, on remarque que les valeurs idéales de θS et θx pour lesquelles la valeur de Bz=Bx est maximum dépendent de G. Des exemples de ces valeurs idéales en fonction de G sont notées dans la table ci-dessous avec les hypothèses des figures 6 à 8 : [Table1]
    G (mm) θx (°) (valeurs optimales +/-0.5°) θs (°) (valeurs optimales +/-0.5°)
    1 52 32
    4 48 34
    7 45 35
    10 42 37
    16 38 38
    21 35 39
    26 32 40
    36 28 41
    50 24 42
  • En outre, on remarque que un couple optimal (Bx=Bz et maximum) de valeurs de θS et θx à un entrefer G conduit à Bz = Bx (mais pas nécessairement maximum) pour tous les autres entrefers G testés.
  • La figure 9 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu variable de 20 à 70 mm
    • Gz = Gx = G = 1 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • La figure 10 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu variable de 20 à 70 mm
    • Gz = Gx = G = 1 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • Une interpolation donne : θ S = 27 + 13 . exp − 0 , 024 . λ u θ x = 56 − 24 , 7 . exp − 0 , 036 . λ u
  • Avec θS et θx exprimés en degré (°) et λu exprimé en mm.
  • Ainsi, en référence aux figures 9 et 10, on remarque que les valeurs idéales de θS et θx pour lesquelles la valeur de Bz=Bx est maximum dépendent de λu. Des exemples de ces valeurs idéales en fonction de λu sont notées dans la table ci-dessous avec les hypothèses des figures 9 et 10 : [Table 2]
    Période λu (mm) θx (°) (valeurs optimales +/-0.5°) θs (°) (valeurs optimales +/-0.5°)
    20 44 36
    25 46 35
    30 48 34
    35 49 33
    40 50 33
    45 51 32
    50 52 32
    55 53 31
    60 53 31
    65 53 31
    70 54 30
  • Ainsi, en fonction des expériences et simulations réalisées dans le cadre de la présente invention, on remarque que :
    • θx est typiquement compris dans l'intervalle ]5° ; 80°], de préférence dans l'intervalle [24° ; 54°].
    • θS est typiquement compris dans l'intervalle ]5° ; 43°[, de préférence dans l'intervalle [30° ; 42°].
    • λu est typiquement compris dans l'intervalle [15 mm; 200 mm], de préférence dans l'intervalle [20mm ; 70mm].
  • De manière empirique, il a été déterminé par interpolation que la valeur optimale de θx exprimé en ° (pour laquelle Bx=Bz et est maximale) est égale à : θx (G; λu) = Offset1 + AGap1*exp(BGap1 * G) + APeriode1*exp(BPeriode1 * λu) à ±10% près, de préférence à ±5% près avec :
    Offset1 =33.634 ± 0.17
    AGap1 =29.434 ± 0.109
    BGap1 =-0.041763 ± 0.000374
    APeriode1 =-39.534 ± 0.104
    BPeriode1 =-0.027176 ± 0.000263
  • Dans cette formule, G est exprimé en mm et λu est exprimé en mm.
  • De manière empirique, il a été déterminé par interpolation que la valeur optimale de θS exprimé en ° (pour laquelle Bx=Bz et est maximale) est égale à : θS (G; λu) = Offset2 + AGap2*exp(BGap2 * G) + APeriode2*exp(BPeriode2 * λu ) à ±5% près, de préférence à ±2% près
    Offset2 =35.233 ± 0.147
    AGap2 =-10.382 ± 0.0218
    BGap2 =-0.066698 ± 0.000476
    APeriode2 =13.866 ± 0.0918
    BPeriode2 =-0.015736 ± 0.000349
  • Dans cette formule, G est exprimé en mm et λu est exprimé en mm.
  • Ainsi, la structure 100 est de préférence agencée pour générer un champ magnétique avec sa composante Bz le long de la direction Z égale, ou sensiblement égale à ±5% de préférence à ±1% à entrefer minimum, à sa composante Bx le long de la direction X.
  • A partir de la structure 100 ou 200, on construit un mode de réalisation d'onduleur 1000 (non illustré) selon l'invention comprenant :
    • la structure d'aimants 100 ou 200,
    • une chambre à vide disposée :
      • ∘ à l'intérieure de la structure d'aimants, entre les (de préférence au centre des) quatre poutres 10, 20, 30, 40, ou
      • ∘ autour de la structure d'aimants de sorte que les aimants de la structure à aimants soient situés à l'intérieur du vide,
    • de préférence un système de refroidissement cryogénique (de préférence à l'azote ou à l'hélium) agencé pour refroidir les aimants de la structure à aimants (de préférence lorsque la chambre à vide est disposée autour de la structure à aimants).
  • Dans un mode de réalisation de procédé selon l'invention, on génère un champ magnétique au moyen de la structure d'aimants 100 ou 200 ou de l'onduleur 1000. Le champ magnétique est généré avec sa composante Bz le long de la direction Z égale, ou sensiblement égale à ±5% de préférence à ±1% à entrefer minimum, à sa composante Bx le long de la direction X.
  • On peut en outre régler la distance Gx et/ou Gz et/ou G.
  • La figure 11, qui illustre les champs Bx et Bz obtenus par la structure 100, est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de calcul de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu = 40 mm
    • Gz = Gx = G = 1 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • Ainsi, selon l'invention, la nouvelle structure proposée 100 ou 200produit un champ magnétique (avec une polarisation elliptique) aussi important que la structure de Halbach et permet de répondre à la problématique de tenue des aimants. En effet, tous les aimants sont magnétisés suivant 3 directions (verticale, horizontale et longitudinale). Le fait d'incliner le vecteur de magnétisation selon la direction longitudinale permet de maintenir collés deux aimants naturellement. Il est ainsi plus aisé de maintenir un bloc de deux aimants collés naturellement qu'un aimant seul moins épais soumis à des forces opposées ou deux aimants collés par d'autres moyens non naturels (soudure, colle, vis, ...).
  • La nouvelle structure 100 ou 200 proposée permet de répondre à cette problématique, tout en conservant le fait que les composantes Bz, Bx de champ dans les deux plans soient toujours équivalentes.
  • Pour ce faire, tous les aimants ont un vecteur magnétisation orienté suivants 3 directions (horizontale, verticale et longitudinale). L'inclinaison du vecteur magnétisation dans le plan longitudinal va permettre à certains aimants de se coller naturellement deux à deux, constituant ainsi un bloc de deux aimants solidaires. Ainsi, nul besoin de souder/coller les aimants entre eux.
  • En outre, on notera qu'il n'est pas évident de magnétiser un bloc d'aimant permanent dans trois directions car le bloc doit être compacté dans la direction de son vecteur magnétisation.
  • Ainsi, dans un procédé de fabrication selon l'invention d'une structure 100 ou 200 selon l'invention, on compacte des aimants permanents plus gros que la taille finale désirée selon une direction de compactage parallèle à le vecteur magnétisation de ces aimants, puis on usine chaque aimant (« en biais ») pour lui donner sa forme avec la direction désirée de son vecteur magnétisation (par rapport à l'orientation de certaines de ses faces planes finales).
  • Enfin, on notera que, au lieu de quatre séries 1, 2, 3, 4, tous les modes de réalisation de l'invention précédemment décrits sont généralisables à un nombre N de séries d'aimants permanents installés périodiquement le long de la direction S avec la période spatiale λu.
  • N est un nombre entier positif.
  • N est de préférence un nombre pair.
  • N est de préférence supérieur ou égal à quatre.
  • N est de préférence inférieur ou égal à huit ou dix.
  • N peut par exemple être égal à quatre, six, ou huit.
  • Par exemple, dans des modes de réalisation à N séries d'aimants permanents installés périodiquement le long de la direction S avec la période spatiale λu et toujours à quatre poutres 10, 20, 30, 40 :
    • la figure 12 est une généralisation à N=6 séries d'aimants ; chaque aimant (correspondant à une unique poutre du bas 10 ou 40) est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de cette figure comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant ; ainsi, la structure pour N=6 comprend les séries d'aimants référencées 1, 2, 3, 4 du cas N=4, plus deux séries d'aimants supplémentaires référencées 5 et 6 ; Ainsi chaque période spatiale λu comprend les séries 1, 5, 2, 3, 6, 4 dans cet ordre le long de la direction S ;
    • la figure 13 est une généralisation à N=8 séries d'aimants ; chaque aimant (correspondant à une unique poutre du bas 10 ou 40) est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de cette figure comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant ; ainsi, la structure pour N=8 comprend les séries d'aimants référencées 1, 2, 3, 4 du cas N=4, plus quatre séries d'aimants supplémentaires référencées 7, 8, 9 et 13 ; Ainsi chaque période spatiale λu comprend les séries 1, 7, 8, 2, 3, 9, 13, 4 dans cet ordre le long de la direction S ;
    • la figure 14 est une généralisation à N=10 séries d'aimants ; chaque aimant (correspondant à une unique poutre du bas 10 ou 40) est représenté par un rectangle aux angles arrondis et a une direction de son vecteur magnétisation permanent, projeté dans le plan de cette figure comprenant les directions S et Z, illustré par une flèche à l'intérieur du rectangle de cet aimant ; ainsi, la structure pour N=10 comprend les séries d'aimants référencées 1, 2, 3, 4 du cas N=4, plus deux séries d'aimants supplémentaires référencées 5 et 6 du cas N=6, plus quatre séries d'aimants supplémentaires référencées 7, 8, 9 et 13 du cas N=8 ; Ainsi chaque période spatiale λu comprend les séries 1, 7, 5, 8, 2, 3, 9, 6, 13, 4 dans cet ordre le long de la direction S.
  • On va maintenant décrire, en référence aux figures 12 et 15 à 19, le deuxième mode de réalisation de structure d'aimants 200 selon l'invention, qui ne sera décrite que pour ses différences par rapport à la première structure 100.
  • Les figures 12 et 15 qui illustrent une généralisation à N=6 séries d'aimants de la structure 100.
  • Cette structure 200 comprend toujours les quatre poutres 10, 20, 30, 40.
  • Le nombre N de séries est égal à 6.
  • Par rapport à la structure 100, les séries d'aimants de la structure 200 comprennent en outre :
    • Une cinquième série 5 entre la première série 1 et la deuxième série 2
    • Une sixième série 6 entre la troisième série 3 et la quatrième série 4 de sorte que les séries comprenant les première, cinquième, deuxième, troisième, sixième et quatrième séries successives dans cet ordre le long de la direction S.
  • Le vecteur magnétisation de chaque aimant de la deuxième poutre et de la troisième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
    • o un angle de 0° pour la cinquième série
    • o un angle de 180° pour la sixième série
  • Le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première poutre et de la quatrième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
    • ∘ un angle de 0° pour la cinquième série
    • ∘ un angle de 180° pour la sixième série
  • Le vecteur magnétisation de chaque aimant de la cinquième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z (comme pour la figure 2):
    • ∘ un angle de -θS pour la première poutre
    • ∘ un angle de θS pour la deuxième poutre
    • ∘ un angle de -θS pour la troisième poutre
    • ∘ un angle de θS pour la quatrième poutre
  • Le vecteur magnétisation de chaque aimant de la sixième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z (comme pour la figure 3) :
    • ∘ un angle de -θs-180° pour la première poutre
    • ∘ un angle de θs-180° pour la deuxième poutre
    • ∘ un angle de -θs-180° pour la troisième poutre
    • ∘ un angle de θs-180° pour la quatrième poutre.
  • Les directions des vecteurs magnétisation des aimants des séries 1, 23, 3 et 4 ne changent pas par rapport à la structure 100.
  • Ainsi, pour au moins quatre séries successives d'aimants d'une période spatiale λu, le vecteur magnétisation de chaque aimant de chaque poutre a une composante non nulle le long de chacune des directions X, S et Z
  • Les figures respectivement 16, 17, 18 et 19 pour N=6 de la structure 200 sont les figures équivalentes des figures respectivement 7, 8, 9 et 10 pour N=4 de la structure 100.
  • Les Tables 2 et 3 pour N=6 de la structure 200 sont les tables équivalentes des tables respectivement 1 et 2 pour N=4 de la structure 100.
  • La figure 16 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu= 40 mm
    • Gz = Gx = G de valeur variable entre 1 mm et 51 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • La figure 17 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu= 40 mm
    • Gz = Gx = G de valeur variable entre 1 mm et 51 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • En référence aux figures 16 et 17, on remarque que les valeurs idéales de θS et θx pour lesquelles la valeur de Bz=Bx est maximum dépendent de G. Des exemples de ces valeurs idéales en fonction de G sont notées dans la table ci-dessous avec les hypothèses des figures 16 et 17 : [Table 3]
    G (mm) θx (°) (valeurs optimales à +, 0.5°) θs (°) (valeurs optimales à + 0.5°)
    1 64 34
    4 62 34
    7 56 36
    10 54 36
    16 46 38
    21 42 40
    26 38 40
    36 34 42
    50 28 42
  • On remarque que θs pour N=6 est quasi similaire à la structure à 4 aimants pour N=4.
  • La figure 18 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu variable de 20 à 70 mm
    • Gz = Gx = G = 1 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • La figure 19 est obtenue par simulation numérique au moyen d'un logiciel de simulation de champ magnétique (RADIA) qui calcule le champ magnétique généré par un aimant permanent ou un séquencement d'aimants permanents avec les hypothèses suivantes :
    • des aimants de dimensions transverses 35 mm x 35 mm selon les axes X et Z et de dimension λu/N mm selon l'axe S
    • λu variable de 20 à 70 mm
    • Gz = Gx = G = 1 mm
    • Champ rémanent Br de 1,67 T.
  • Ainsi, en référence aux figures 18 et 19, on remarque que les valeurs idéales de θx pour lesquelles la valeur de Bz=Bx est maximum dépendent de λu. Des exemples de ces valeurs idéales en fonction de λu sont notées dans la table ci-dessous avec les hypothèses des figures 18 et 19 : [Table 4]
    Période λu (mm) θx (°) (valeurs optimales à + 0.5°) θs (°) (valeurs optimales à + 0.5°)
    20 54 34
    25 60 34
    30 62 34
    35 64 34
    40 64 34
    45 66 34
    50 68 34
    55 68 34
    60 70 34
    65 72 34
    70 72 34
  • Pour N=6, on remarque que θs est constant quel que soit la valeur de la période λu dans l'intervalle exploré.
  • θx est typiquement compris dans l'intervalle ]5° ; 80°], de préférence dans l'intervalle [28° ; 72°].
  • θS est typiquement compris dans l'intervalle ]5° ; 43°[, de préférence dans l'intervalle [34° ; 42°].
  • De manière empirique, il a été déterminé par interpolation que la valeur optimale de θS exprimé en ° (pour laquelle Bx=Bz et est maximale) est égale à : θS (G; λu) = Offset3 + AGap3*exp(BGap3 * G) + APeriode3*exp(BPeriode3 * λu) à ±7% près, de préférence à ±3% près avec :
    Off3 =37.222 ± 0.201
    AGap3 =-9.6508 ± 0.0384
    BGap3 =-0.038257 ± 0.000448
    APeriode3 =12.099 ± 0.13
    BPeriode3 =-0.01507 ± 0.000503
  • Dans cette formule, G est exprimé en mm et λu est exprimé en mm.
  • De manière empirique, il a été déterminé par interpolation que la valeur optimale de θx exprimé en ° (pour laquelle Bx=Bz et est maximale) est égale à : θx (G; λu) = Offset4 + AGap4*exp(BGap4 * G) + APeriode4*exp(BPeriode4 * λu) à ±4% près, de préférence à ±3% près avec :
    Off4 =49.848 ± 0.3
    AGap4 =41.206 ± 0.0801
    BGap4 =-0.038149 ± 0.000217
    APeriode4 =-54.559 ± 0.148
    BPeriode4 =-0.018134 ± 0.000223
  • Dans cette formule, G est exprimé en mm et λu est exprimé en mm.
  • Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention définies par les revendications suivantes.
  • Bien entendu, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims (21)

  1. Structure d'aimants comprenant un nombre N de séries (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 13) d'aimants permanents installés périodiquement le long d'une direction S avec une période spatiale λu, N étant supérieur ou égal à quatre, chaque série comprenant :
    - un aimant d'une première poutre (10)
    - un aimant d'une deuxième poutre (20)
    - un aimant d'une troisième poutre (30)
    - un aimant d'une quatrième poutre (40)
    les aimants de chaque poutre se succédant le long de la direction S,
    la première poutre et la deuxième poutre se succédant le long d'une direction Z perpendiculaire à la direction S,
    la quatrième poutre et la troisième poutre se succédant le long de la direction Z,
    la troisième poutre et la deuxième poutre se succédant le long d'une direction X perpendiculaire aux directions S et Z,
    la quatrième poutre et la première poutre se succédant le long de la direction X,
    caractérisée en ce que, pour au moins quatre séries successives (1, 2, 3, 4) d'aimants d'une période spatiale λu, le vecteur magnétisation de chaque aimant de chaque poutre a une composante non nulle le long de chacune des directions X, S et Z.
  2. Structure d'aimants selon la revendication 1, caractérisée en ce que les séries comprennent une première, deuxième, troisième et quatrième séries successives dans cet ordre, et en ce que :
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la deuxième poutre et de la troisième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de -θx pour la première série
    ∘ un angle de +θx pour la deuxième série
    ∘ un angle de -θx-180° pour la troisième série
    ∘ un angle de θx-180° pour la quatrième série
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première poutre et de la quatrième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de θx pour la première série
    ∘ un angle de -θx pour la deuxième série
    ∘ un angle de θx-180° pour la troisième série
    ∘ un angle de -θx-180° pour la quatrième série
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première série et de la deuxième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de -θS pour la première poutre
    ∘ un angle de θS pour la deuxième poutre
    ∘ un angle de -θS pour la troisième poutre
    ∘ un angle de θS pour la quatrième poutre
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la troisième série et de la quatrième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de -θs-180° pour la première poutre
    ∘ un angle de θS-180° pour la deuxième poutre
    ∘ un angle de -θs-180° pour la troisième poutre
    ∘ un angle de θS-180° pour la quatrième poutre.
  3. Structure d'aimants selon la revendication 2, caractérisée en ce que θx est différent de 0°, 90°, 180° ou 270°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 5°.
  4. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisée en ce que θx est compris dans l'intervalle ]5° ; 80°], de préférence dans l'intervalle [24° ; 72°].
  5. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que θS est différent de 0°, 90°, 180° ou 270°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 5°.
  6. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que θS est différent de 45°, 135°, 225° ou 315°, de préférence à ± 1°, voir même de préférence à ± 2°.
  7. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que θS est compris dans l'intervalle ]5° ; 43°[, de préférence dans l'intervalle [30° ; 42°].
  8. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le nombre N de séries est égal à 4.
  9. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le nombre N de séries est égal à 6, et en ce que les séries comprennent en outre :
    - Une cinquième série entre la première et la deuxième série
    - Une sixième série entre la troisième et la quatrième série
    de sorte que les séries comprennent les première, cinquième, deuxième, troisième, sixième et quatrième séries successives dans cet ordre , et en ce que :
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la deuxième poutre et de la troisième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de 0° pour la cinquième série
    ∘ un angle de 180° pour la sixième série
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la première poutre et de la quatrième poutre a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et S, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de 0° pour la cinquième série
    ∘ un angle de 180° pour la sixième série
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la cinquième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de -θS pour la première poutre
    ∘ un angle de θS pour la deuxième poutre
    ∘ un angle de -θS pour la troisième poutre
    ∘ un angle de θS pour la quatrième poutre
    - le vecteur magnétisation de chaque aimant de la sixième série a, dans une projection dans un plan comprenant les directions Z et X, une direction qui forme, avec la direction Z :
    ∘ un angle de -θs-180° pour la première poutre
    ∘ un angle de θs-180° pour la deuxième poutre
    ∘ un angle de -θs-180° pour la troisième poutre
    ∘ un angle de θs-180° pour la quatrième poutre.
  10. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que λu est compris dans l'intervalle [15 mm ; 200 mm], de préférence dans l'intervalle [20mm ; 70mm].
  11. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que :
    - la première poutre et la deuxième poutre sont distantes d'une distance Gz le long de la direction Z,
    - la quatrième poutre et la troisième poutre sont distantes de la distance Gz le long de la direction Z,
    - la troisième poutre et la deuxième poutre sont distantes d'une distance Gx le long de la direction X,
    - la quatrième poutre et la première poutre sont distantes de la distance Gx le long de la direction X.
  12. Structure d'aimants selon la revendication 11, caractérisée en ce que Gx est compris dans l'intervalle [1mm ; 250 mm], de préférence dans l'intervalle [1mm ; 50mm], et/ou Gz est compris dans l'intervalle [1mm ; 250 mm], de préférence dans l'intervalle [1mm ; 50mm].
  13. Structure d'aimants selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que Gx est égal, ou sensiblement égal à ±500µm près, de préférence à ±200µm près, à Gz, noté par la suite G.
  14. Structure d'aimants selon la revendication 13 considérée comme dépendante de la revendication 8, caractérisée en ce que θx est égal à : θx (G; λu) = Offset1 + AGap1*exp(BGap1 * G) + APeriode1*exp(BPeriode1 * λu) à ±10% près, de préférence à ±5% près avec : Offset1 =33.634 ± 0.17 AGap1 =29.434 ± 0.109 BGap1 =-0.041763 ± 0.000374 APeriode1 =-39.534 ± 0.104 BPeriode1 =-0.027176 ± 0.000263
  15. Structure d'aimants selon la revendication 13 ou 14 considérée comme dépendante de la revendication 8, caractérisée en ce que θS est égal à : θS (G; λu) = Offset2 + AGap2*exp(BGap2 * G) + APeriode2*exp(BPeriode2 * λu) à ±5% près, de préférence à ±2% près Offset2 =35.233 ± 0.147 AGap2 =-10.382 ± 0.0218 BGap2 =-0.066698 ± 0.000476 APeriode2 =13.866 ± 0.0918 BPeriode2 =-0.015736 ± 0.000349
  16. Structure d'aimants selon la revendication 13 considérée comme dépendante de la revendication 9, caractérisée en ce que θx est égal à : θx (G; λu) = Offset4 + AGap4*exp(BGap4 * G) + APeriode4*exp(BPeriode4 * λu) à ±4% près, de préférence à ±3% près avec : Off4 =49.848 ± 0.3 AGap4 =41.206 ± 0.0801 BGap4 =-0.038149 ± 0.000217 APeriode4 =-54.559 ± 0.148 BPeriode4 =-0.018134 ± 0.000223
  17. Structure d'aimants selon la revendication 13 ou 14 considérée comme dépendante de la revendication 9, caractérisée en ce que θS est égal à : θS (G; λu) = Offset3 + AGap3*exp(BGap3 * G) + APeriode3*exp(BPeriode3 * λu) à ±7% près, de préférence à ±3% près avec : Off3 =37.222 ± 0.201 AGap3 =-9.6508 ± 0.0384 BGap3 =-0.038257 ± 0.000448 APeriode3 =12.099 ± 0.13 BPeriode3 =-0.01507 ± 0.000503
  18. Structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour générer un champ magnétique avec sa composante le long de la direction Z égale, ou sensiblement égale à ±5% de préférence à ±1%, à sa composante le long de la direction X.
  19. Onduleur comprenant :
    - une structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications précédentes,
    - une chambre à vide disposée autour ou à l'intérieur de la structure d'aimants entre les quatre poutres.
  20. Procédé de génération d'un champ magnétique, caractérisé en ce qu'il est généré au moyen d'une structure d'aimants selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 ou d'un onduleur selon la revendication 19.
  21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le champ magnétique est généré avec sa composante le long de la direction Z égale, ou sensiblement égale à ±5% de préférence à ±1%, à sa composante le long de la direction X.
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