JP3065988B2 - Normal conduction type bending electromagnet - Google Patents

Normal conduction type bending electromagnet

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JP3065988B2 JP10122306A JP12230698A JP3065988B2 JP 3065988 B2 JP3065988 B2 JP 3065988B2 JP 10122306 A JP10122306 A JP 10122306A JP 12230698 A JP12230698 A JP 12230698A JP 3065988 B2 JP3065988 B2 JP 3065988B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、常電導型ビーム偏向電
磁石に関し、特に、シンクロトロン放射光(以下、SR
光と呼ぶ)発生装置に使用される常電導型のビーム偏向
電磁石に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a normal-conducting beam bending electromagnet, and more particularly to a synchrotron radiation (hereinafter referred to as SR).
The present invention relates to a normal-conduction beam deflection electromagnet used in a generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】SR光発生装置は、電子(陽電子を含
む。)を所定の軌道に沿って光速に近い速度で運動させ
ることにより、所定の位置からSR光を取り出すように
したものであり、様々なタイプのものが提供されてい
る。特に、この種の装置は小型化の要求が強く、軌道半
径が0.5m程度のものも実用化されている。
2. Description of the Related Art An SR light generating device extracts SR light from a predetermined position by moving electrons (including positrons) at a speed close to the speed of light along a predetermined orbit. Various types are provided. In particular, there is a strong demand for miniaturization of this type of apparatus, and an apparatus having an orbital radius of about 0.5 m has been put to practical use.

【0003】図11は、レーストラック型と呼ばれる電
子蓄積リングを用いたSR光発生装置の概略構成を示
す。2つの偏向電磁石51a、51bで曲率Rの円弧状
軌道が形成され、2つの円弧状軌道の間を2本の直線軌
道で連絡して真空容器内にレーストラック型の軌道50
が形成される。直線軌道には、4つの第1の4極電磁石
52a、52b、52c、52dと、4つの第2の4極
電磁石53a、53b、53c、53dと、RF加速空
洞54の他に、電子ビームの入射部にビーム入射用キッ
カー電磁石55が配置されている。
FIG. 11 shows a schematic configuration of an SR light generator using an electron storage ring called a race track type. An arc-shaped orbit having a curvature R is formed by the two bending electromagnets 51a and 51b, and the two arc-shaped orbits are connected by two linear orbits so that a race-track-type orbit 50 is provided in the vacuum vessel.
Is formed. In addition to the four first quadrupole electromagnets 52a, 52b, 52c and 52d, the four second quadrupole electromagnets 53a, 53b, 53c and 53d, and the RF acceleration cavity 54, A beam incidence kicker electromagnet 55 is arranged at the incidence portion.

【0004】入射加速器(図示せず)でつくられた電子
ビームは、ビーム導入部56から真空容器内に導入さ
れ、上述したRF加速空洞54及び偏向電磁石51a、
51bで加速あるいは所望の曲率で偏向されて軌道50
を光速に近い速度で周回する。
An electron beam produced by an incidence accelerator (not shown) is introduced into a vacuum chamber from a beam introduction unit 56, and the RF acceleration cavity 54 and the bending electromagnets 51a,
The trajectory 50 is accelerated or deflected at a desired curvature at 51b.
Orbits at a speed close to the speed of light.

【0005】図12、図13は、従来の偏向電磁石の例
を示す。図12(A)は、偏向電磁石の一部の平面図、
図12(B)は、直線B12−B12に沿う断面を示
す。
FIGS. 12 and 13 show examples of a conventional bending electromagnet. FIG. 12A is a plan view of a part of the bending electromagnet,
FIG. 12B shows a cross section along a straight line B12-B12.

【0006】図12(A)に示すように円弧状に形成さ
れた磁極61を取り囲むようにコイル63が巻かれてい
る。
As shown in FIG. 12A, a coil 63 is wound so as to surround a magnetic pole 61 formed in an arc shape.

【0007】図12(B)に示すように一対の磁極61
の間には電子軌道が形成されるべき間隙64が形成され
ている。磁極61、コイル63の周囲には、磁極61、
間隙64とともに磁路65を形成するためのヨーク62
が配置されている。
[0007] As shown in FIG.
A gap 64 in which an electron orbit is to be formed is formed between them. Around magnetic pole 61 and coil 63, magnetic pole 61,
Yoke 62 for forming magnetic path 65 with gap 64
Is arranged.

【0008】磁束密度が磁極の飽和磁化よりも強くなる
と、コイルに必要とされる起磁力は急激に増大する。図
12に示す形状の偏向電磁石では、磁極61のヨーク6
2に近い部分の磁束密度が最も高くなり、起磁力を増加
していくとこの部分から磁化の飽和が進む。
When the magnetic flux density becomes stronger than the saturation magnetization of the magnetic pole, the magnetomotive force required for the coil sharply increases. In the bending electromagnet having the shape shown in FIG.
The magnetic flux density in the portion close to 2 becomes the highest, and as the magnetomotive force increases, the saturation of the magnetization proceeds from this portion.

【0009】図13は、図12の偏向電磁石の間隙部の
周囲にもコイルを巻いた場合を示す。図13(A)は、
偏向電磁石の平面図、図13(B)は、直線B13−B
13に沿う断面を示す。
FIG. 13 shows a case where a coil is wound also around the gap of the bending electromagnet of FIG. FIG. 13 (A)
FIG. 13B is a plan view of the bending electromagnet, and FIG.
13 shows a section along 13.

【0010】磁極71、ヨーク72、コイル73a及び
間隙74は、図12の磁極61、ヨーク62、コイル6
3及び間隙64と同様の構成である。図12と異なるの
は、間隙74の周囲にコイル73bが巻かれている点で
ある。コイル73bによって起磁力を増加させるととも
に、間隙74内の磁場分布の一様性を改善している。
The magnetic pole 71, the yoke 72, the coil 73a and the gap 74 correspond to the magnetic pole 61, the yoke 62 and the coil 6 shown in FIG.
3 and a gap 64. The difference from FIG. 12 is that a coil 73b is wound around the gap 74. The magnetomotive force is increased by the coil 73b, and the uniformity of the magnetic field distribution in the gap 74 is improved.

【0011】図13に示す方法は、間隙74が大きい電
磁石において特に有効である。しかし、この構成ではS
R光を取り出せなくなるため、SR光を取り出して利用
する電子蓄積リング形成のためには使用できない。
The method shown in FIG. 13 is particularly effective for an electromagnet having a large gap 74. However, in this configuration, S
Since the R light cannot be extracted, it cannot be used for forming an electron storage ring that extracts and uses the SR light.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】偏向電磁石には、超電
導型のものと常電導型のものとがある。このうち超電導
型のものは、強磁場を発生することができるが、周辺機
器を含めると複雑化、大型化が避けられない。さらに、
製造に高度な技術を必要とし、製造工数も多いため製造
コストが高くなってしまう。
The bending electromagnet includes a superconducting magnet and a normal conducting magnet. Among them, the superconducting type can generate a strong magnetic field, but if peripheral equipment is included, the superconducting type is inevitably complicated and large. further,
High technology is required for manufacturing, and the number of manufacturing steps is large, resulting in high manufacturing costs.

【0013】一方、常電導型のものは、電磁石を構成す
る鉄の飽和磁化がせいぜい2.15テスラ程度に止ま
り、2.15テスラ以上の磁束密度を発生するために
は、必要となる起磁力が急激に大きくなる。そのため、
2.15テスラ以下で使用されるのが普通である。
On the other hand, in the normal conduction type, the saturation magnetization of iron constituting the electromagnet is at most about 2.15 Tesla, and the magnetomotive force required to generate a magnetic flux density of 2.15 Tesla or more is required. Increases rapidly. for that reason,
It is usually used below 2.15 Tesla.

【0014】SR装置の偏向電磁石における軌道半径
は、その磁場によってきまる。そのため、常電導型のも
のは超電導型のものに比べ上述した磁場の強さの制約の
ため、電子蓄積リングの小型化に限界があった。
The radius of the orbit of the bending electromagnet of the SR device is determined by the magnetic field. For this reason, the normal-conducting type has a limit in miniaturization of the electron storage ring due to the above-described restriction of the strength of the magnetic field as compared with the superconducting type.

【0015】本発明の目的は、常電導電磁石を用いて強
磁場を発生し、電子蓄積リングの軌道半径を縮小するこ
とができる常電導型偏向電磁石を提供することである。
An object of the present invention is to provide a normal-conduction type deflection electromagnet that can generate a strong magnetic field using a normal-conducting electromagnet and reduce the orbital radius of the electron storage ring.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、磁場を発生すべき間隙を挟んで対向して設けられた
一対の磁極と、前記一対の磁極にそれぞれ巻かれた、起
磁力を発生するための一対のコイルと、前記一対の磁極
のそれぞれに接合され、前記間隙と共に閉じた磁路を形
成するためのヨークと、前記一対のコイルに電流を流す
制御手段とを含み、前記磁極の磁路方向に沿う少なくと
も一方の側面は、前記ヨークとの接合部における磁極幅
が前記間隙を挟んで対向する磁極面の幅よりも広くなる
ように、前記ヨーク側の端部から前記磁極面までに亘っ
て傾斜し、前記コイルの断面形状が、対応する前記磁極
の側面に沿う形状を有し、前記制御手段が、前記磁極の
うち前記ヨークとの接合部近傍の磁束密度が2.15テ
スラ以下になり、かつ前記一対の磁極の間の磁束密度が
2.7テスラ以上になるように前記コイルに電流を流す
常電導型偏向電磁石が提供される。
According to one aspect of the present invention, a pair of magnetic poles provided to face each other with a gap to generate a magnetic field therebetween, and a magnetomotive force wound around the pair of magnetic poles, respectively. A pair of coils for generating, a yoke joined to each of the pair of magnetic poles to form a closed magnetic path with the gap, and control means for flowing a current to the pair of coils; At least one side surface along the direction of the magnetic path extends from the end on the yoke side such that the magnetic pole width at the junction with the yoke is wider than the width of the magnetic pole surface opposed across the gap. And the coil has a cross-sectional shape along the side surface of the corresponding magnetic pole, and the control means determines that the magnetic flux density of the magnetic pole near the junction with the yoke is 2.15. Below Tesla, Normal conducting deflection electromagnet magnetic flux density between the pair of magnetic pole electric current to the coil so that the above 2.7 Tesla is provided.

【0017】[0017]

【作用】磁極の断面積を間隙部からヨーク部に向かっ
て、徐々に広くすることにより、ヨーク部近傍の磁化の
飽和を緩和することができる。これにより、ヨーク部近
傍における磁束密度を2.15T以下に抑えた状態で、
常電導コイルにより、間隙部に磁束密度3T程度の磁場
を発生することができる。
The saturation of the magnetization in the vicinity of the yoke can be reduced by gradually increasing the cross-sectional area of the magnetic pole from the gap to the yoke. Thereby, in a state where the magnetic flux density in the vicinity of the yoke portion is suppressed to 2.15T or less,
The normal conducting coil can generate a magnetic field having a magnetic flux density of about 3T in the gap.

【0018】コイルの断面形状を、磁極の傾斜した側面
に沿うように形成することにより、磁極からの漏れ磁場
をコイルで遮蔽して漏れ磁場を極力少なくすることがで
きる。
By forming the cross-sectional shape of the coil along the inclined side surface of the magnetic pole, the leakage magnetic field from the magnetic pole can be shielded by the coil to minimize the leakage magnetic field.

【0019】[0019]

【実施例】図1、図2を参照して本発明の実施例の概要
について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An outline of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0020】図1(A)は偏向電磁石の一部の平面図、
図1(B)は直線B1−B1に沿う断面を示す。
FIG. 1A is a plan view of a part of the bending electromagnet.
FIG. 1B shows a cross section along a straight line B1-B1.

【0021】図1(B)に示すように電子蓄積リングが
形成される間隙4を挟んで一対の磁極1が配置されてい
る。それぞれの磁極の先端部には、間隙4内の磁場を一
様にするためにロゴスキー形状の磁極先端部1aが設け
られている。磁極1の周囲には、図1(A)に示すよう
に円弧状にコイル3が巻かれている。コイル3には、制
御手段5が接続されており、制御手段5によって所定の
電流が流される。
As shown in FIG. 1B, a pair of magnetic poles 1 are arranged with a gap 4 in which an electron storage ring is formed. At the tip of each magnetic pole, a Rogowski-shaped pole tip 1a is provided to make the magnetic field in the gap 4 uniform. Around the magnetic pole 1, a coil 3 is wound in an arc shape as shown in FIG. Control means 5 is connected to the coil 3, and a predetermined current flows through the control means 5.

【0022】さらに、図1(B)に示すように磁極1、
1a、及びコイル3を取り囲むようにヨーク2が配置さ
れており、磁極1、1a、間隙4及びヨーク2によって
磁路が形成される。なお、磁極の磁路方向に沿う側面に
は、先端のロゴスキー形状部を除いて全面にコイル3が
巻かれている。
Further, as shown in FIG.
The yoke 2 is disposed so as to surround the coil 1a and the coil 3, and a magnetic path is formed by the magnetic poles 1 and 1a, the gap 4, and the yoke 2. The coil 3 is wound all over the side surface along the magnetic path direction of the magnetic pole except for the Rogowski-shaped portion at the tip.

【0023】磁極1の磁極幅は、間隙4からヨーク2に
近づくに従って広くなっている。このため、磁極1のヨ
ーク近傍部分での磁束密度の飽和を緩和することができ
る。また、コイル3の断面積を大きくするためには、コ
イル3の断面形状を磁極1の側面に沿わせることが好ま
しい。また、コイル3の断面形状を磁極1の側面に沿う
ように形成することは、磁極1からの漏れ磁場をコイル
3で遮蔽して漏れ磁場を極力少なくする効果もある。
The magnetic pole width of the magnetic pole 1 increases as it approaches the yoke 2 from the gap 4. Therefore, the saturation of the magnetic flux density in the vicinity of the yoke of the magnetic pole 1 can be reduced. In order to increase the cross-sectional area of the coil 3, it is preferable that the cross-sectional shape of the coil 3 be along the side surface of the magnetic pole 1. Forming the cross-sectional shape of the coil 3 along the side surface of the magnetic pole 1 also has the effect of shielding the leaked magnetic field from the magnetic pole 1 with the coil 3 to minimize the leaked magnetic field.

【0024】図2は、図1に示す磁極の電子蓄積リング
内周側の側面を間隙4に面する磁極面に対して垂直に
し、電子蓄積リングの外周側にのみヨークを配置した例
を示す。図2(A)は偏向電磁石の一部の平面図、図2
(B)は直線B2−B2に沿う断面を示す。
FIG. 2 shows an example in which the side surface of the magnetic pole shown in FIG. 1 on the inner peripheral side of the electron storage ring is perpendicular to the magnetic pole surface facing the gap 4, and the yoke is arranged only on the outer peripheral side of the electron storage ring. . FIG. 2A is a plan view of a part of the bending electromagnet, and FIG.
(B) shows a cross section along the straight line B2-B2.

【0025】偏向電磁石の曲率半径が小さい場合には、
磁極の内周側はもともと磁路に垂直な断面が小さいた
め、リング内周側の斜面に傾斜を持たせても磁化飽和を
緩和する効果が少ない。
When the radius of curvature of the bending electromagnet is small,
Since the cross section perpendicular to the magnetic path is originally small on the inner circumference side of the magnetic pole, even if the slope on the inner circumference side of the ring is inclined, the effect of relaxing the magnetization saturation is small.

【0026】従って、図2に示す例においても、図1と
ほぼ同様の効果を得ることができる。また、ヨークにつ
いても同様の理由からリング内周側部分は取り除いてい
る。
Therefore, in the example shown in FIG. 2, almost the same effects as in FIG. 1 can be obtained. For the yoke, the ring inner peripheral side portion is also removed for the same reason.

【0027】次に、図7〜図9を参照して本発明の実施
例における原理について説明する。図7は、鉄の励磁特
性を示す。横軸は磁場の強さを単位エルステッドで表
し、縦軸は磁束密度を単位テスラで表している。磁束密
度が2.15テスラ以下では磁場が強くなるに従って磁
束密度は急激に増加する。しかし、磁束密度が2.15
テスラ以上になると空気中の励磁特性とほぼ同様の特性
を示す。すなわち、空気中と同じ磁気抵抗になる。従っ
て、鉄中の磁束密度が2.15テスラ以上になるような
強磁場を必要とする場合には、通常、超電導コイルを使
用すべきと考えられていた。
Next, the principle of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the excitation characteristics of iron. The horizontal axis represents the strength of the magnetic field in units of Oersted, and the vertical axis represents the magnetic flux density in units of Tesla. When the magnetic flux density is 2.15 Tesla or less, the magnetic flux density sharply increases as the magnetic field increases. However, when the magnetic flux density is 2.15
Above Tesla, it exhibits characteristics substantially similar to the excitation characteristics in air. That is, it has the same magnetic resistance as in air. Therefore, it has been generally considered that a superconducting coil should be used when a strong magnetic field is required so that the magnetic flux density in iron becomes 2.15 Tesla or more.

【0028】発明者は、偏向電磁石の形状を工夫するこ
とで、現実的な消費電力の範囲内で常電導コイルを用い
て3テスラ程度の磁束密度を発生させることができるこ
とを見いだした。
The inventor has found that by devising the shape of the bending electromagnet, it is possible to generate a magnetic flux density of about 3 Tesla using a normal conducting coil within a practical range of power consumption.

【0029】以下の考察においては、鉄の励磁特性を理
想化し、以下のように近似する。すなわち、鉄の飽和磁
束密度Bs=2.15T、磁束密度がBs以下では磁場
の強さH=0、磁束密度がBs以上では磁場の強さH=
B−Bsとする。ここで、簡単化のため空気中の透磁率
を1としている。
In the following discussion, the excitation characteristics of iron are idealized and approximated as follows. That is, the saturation magnetic flux density of iron Bs = 2.15T, the magnetic field strength H = 0 when the magnetic flux density is Bs or less, and the magnetic field strength H = when the magnetic flux density is Bs or more.
B-Bs. Here, the magnetic permeability in air is set to 1 for simplification.

【0030】まず、図8を参照して、偏向磁石の磁極の
側面を斜めにした場合について考察する。
First, a case where the side surfaces of the magnetic poles of the deflecting magnet are inclined will be considered with reference to FIG.

【0031】図8(A)は、偏向磁石の磁極の1/4の
部分断面図を示す。磁石は紙面に垂直な方向には無限に
長いと仮定した。磁極はX´軸に平行な磁極面を有し、
Y´軸に関して対称である。さらにX´軸に関して対称
な位置に他方の磁極が配置されている。図8(A)に示
すように、間隙の高さは2h、間隙の幅は2w、磁極の
側面と磁極面との成す角度はθである。
FIG. 8A is a partial sectional view of a quarter of the magnetic pole of the deflection magnet. The magnet was assumed to be infinitely long in the direction perpendicular to the page. The pole has a pole face parallel to the X 'axis,
It is symmetric about the Y 'axis. Further, the other magnetic pole is arranged at a position symmetric with respect to the X 'axis. As shown in FIG. 8A, the height of the gap is 2 h, the width of the gap is 2 w, and the angle formed between the side surface of the magnetic pole and the magnetic pole surface is θ.

【0032】また、計算の簡単化のため、図8(B)に
示すように、空気中の磁力線はY方向を向き、鉄の中の
磁束密度はX方向に一様と仮定する。
For the sake of simplicity of calculation, as shown in FIG. 8B, it is assumed that the lines of magnetic force in the air are oriented in the Y direction and the magnetic flux density in the iron is uniform in the X direction.

【0033】磁極の側面と磁極面との交点を原点Oとす
る座標系を考える。磁極の側面は、磁極面の延長(X
軸)に対してθの角度をなす。側面上の高さyは、 y=x×tan(θ) ・・・(1) と表される。ここで、tan(θ)=aとおく。
Consider a coordinate system in which the intersection point between the side surface of the magnetic pole and the magnetic pole surface is the origin O. The side of the pole is the extension of the pole face (X
Axis) with respect to (axis). The height y on the side surface is expressed as y = x × tan (θ) (1). Here, tan (θ) = a.

【0034】高さyにおける鉄中の磁束Φ(y)は、磁
極面間の間隙中の磁束密度をB0 、空気中の磁束密度を
xのみの関数と近似しBair (x)とすると、 Φ(y)=B0 w+∫ 0 x air (x)dx ・・・(2) で与えられる。ここで、積分範囲は式(1)を満たすx
までである。
The magnetic flux Φ (y) in iron at the height y is obtained by approximating the magnetic flux density in the gap between the magnetic pole faces to B 0 , and the magnetic flux density in air to be a function of only x and B air (x). , is given by Φ (y) = B 0 w + ∫ 0 x B air (x) dx ··· (2). Here, the integration range is x satisfying the expression (1).
Up to.

【0035】鉄中の磁場はX方向に平均化され、yのみ
の関数になっていると近似すると、鉄中の磁束密度B
iron(y)は、 Biron(y)=Φ(y)/(w+x) ・・・(3) と表される。
When the magnetic field in iron is averaged in the X direction and approximated to be a function of only y, the magnetic flux density B in iron
iron (y) is expressed as B iron (y) = Φ (y) / (w + x) (3)

【0036】Biron≧Bsとなる範囲では、鉄中の磁気
ポテンシャルΨ(y)は、間隙の中間点を基準として、 Ψ(y)=B0 h+∫ 0 y (Biron(y)−Bs)dy ・・・(4) となる。
In the range where B iron ≧ Bs, the magnetic potential Ψ (y) in iron is given by Ψ (y) = B 0 h + ∫ 0 y (B iron (y) −Bs ) Dy (4)

【0037】また、磁極の側面領域に着目して鉄中の磁
気ポテンシャルΨ(y)を表すと、 Ψ(y)=Bair (x)×(h+y) ・・・(5) となる。
When the magnetic potential 鉄 (y) in iron is expressed by focusing on the side surface region of the magnetic pole, Ψ (y) = B air (x) × (h + y) (5)

【0038】式(1)を使用して式(2)〜(5)を解
くと、 Bair (x)=B0-1/2×Bs×ln(x/w+1) +1/2×Bs×(1-(1-h/a/w)-2) ×(ln((1+x/w)/(1+x/(h/a)))+(w-h/a)(a/h-1/(x+h/a))) ・・・(6) Biron(y)=B0-1/2×Bs(1-h/a/w) -2(ln(1+y/a/w)-y/(aw+y)) -1/2×Bs(1-(1-h/a/w)-2)(ln(1+y/h)-aw/h×y/(aw+y)) ・・・(7) Ψ(y)=B0h+(B0-Bs)y-1/2×Bs(1-h/a/w) -2((y+2aw)ln(1+y/a/w)-2y) -1/2×Bs(1-(1-h/a/w)-2) ×((y+h)ln(1+y/h)-(1+aw/h)y+a2w2/h×ln(1+y/a/w)) ・・・(8) が導かれる。
By solving equations (2) to (5) using equation (1), B air (x) = B 0 -1 / 2 × Bs × ln (x / w + 1) +1/2 × Bs × (1- (1-h / a / w) -2 ) × (ln ((1 + x / w) / (1 + x / (h / a))) + (wh / a) (a / h-1 / (x + h / a))) ・ ・ ・ (6) B iron (y) = B 0 -1 / 2 × Bs (1-h / a / w) -2 (ln (1+ y / a / w) -y / (aw + y)) -1 / 2 × Bs (1- (1-h / a / w) -2 ) (ln (1 + y / h) -aw / h × y / (aw + y)) ・ ・ ・ (7) Ψ (y) = B 0 h + (B 0 -Bs) y-1 / 2 × Bs (1-h / a / w) -2 ((y + 2aw) ln (1 + y / a / w) -2y) -1 / 2 × Bs (1- (1-h / a / w) -2 ) × ((y + h) ln (1 + y / h ) − (1 + aw / h) y + a 2 w 2 / h × ln (1 + y / a / w)) (8)

【0039】ここで、式(4)において、Biron<Bs
となる範囲では、磁気ポテンシャルΨ(y)は、定数に
なる。式(7)で、Biron(y)<Bsとおくと、これ
を満足するyにおいては、鉄は非飽和であり、磁気ポテ
ンシャルは定数になる。
Here, in the equation (4), B iron <Bs
In the range, the magnetic potential に な る (y) becomes a constant. In Expression (7), if B iron (y) <Bs is satisfied, at y that satisfies this, iron is unsaturated, and the magnetic potential becomes a constant.

【0040】Biron(y)=Bsを満足するyをys と
おくと、この点の磁気ポテンシャルΨ(ys )が、間隙
に磁束密度B0 を発生するために必要な起磁力となる。
すなわち、磁極の高さがys 以上の領域における磁束密
度は2.15T以下である。このように、磁極の側面に
傾斜を持たせることにより、磁極のヨーク側で鉄が飽和
磁化まで達しない状態で、間隙部分に飽和磁束密度以上
の磁場を発生することができる。
Assuming that y that satisfies B iron (y) = Bs is ys, the magnetic potential Ψ (ys) at this point becomes the magnetomotive force required to generate the magnetic flux density B 0 in the gap.
That is, the magnetic flux density in a region where the height of the magnetic pole is ys or more is 2.15T or less. In this manner, by providing the side surfaces of the magnetic poles with an inclination, it is possible to generate a magnetic field having a saturation magnetic flux density or higher in the gap portion in a state where iron does not reach saturation magnetization on the yoke side of the magnetic poles.

【0041】図9は、間隙の高さ4cm(h=2c
m)、鉄の飽和磁束密度(Bs)2.15テスラとした
とき、間隙部分に2.7テスラの磁束密度B0 を発生す
るために必要な起磁力の、角度θに対する変化を示す。
曲線p1、p2、p3、p4はそれぞれ磁極面の半幅w
が7cm、10cm、15cm、20cmの場合の必要
な起磁力を示す。
FIG. 9 shows a gap height of 4 cm (h = 2c).
m), when the saturation magnetic flux density (Bs) of iron is 2.15 Tesla, the change in magnetomotive force required to generate a magnetic flux density B 0 of 2.7 Tesla in the gap with respect to the angle θ is shown.
The curves p1, p2, p3, and p4 each represent a half width w of the pole face.
Shows the required magnetomotive force when is 7 cm, 10 cm, 15 cm, and 20 cm.

【0042】角度θが60°以上になると、必要起磁力
の増加が著しくなる。また、磁極面の半幅wが大きくな
ると、必要な起磁力も大きくなる。
When the angle θ is 60 ° or more, the required magnetomotive force increases remarkably. Also, as the half width w of the pole face increases, the required magnetomotive force also increases.

【0043】鉄の透磁率を無限大としたときに、磁極間
間隙の高さの半分hが2cmの場合に磁束密度2.7テ
スラを発生させるために必要な起磁力は5.4T・cm
/μ air すなわち43200アンペアターンである。こ
こで、μair は空気の透磁率を示す。経験的に空間、電
源等の制限から、常電導コイルを使用した偏向電磁石で
現実的に発生することのできる起磁力は105 アンペア
ターン、すなわち12.5T・cm程度までである。
When the magnetic permeability of iron is infinite, the distance between the magnetic poles is
When half the height h of the gap is 2 cm, the magnetic flux density is 2.7 te.
Magnetomotive force required to generate slur is 5.4 Tcm
/ Μ airThat is, 43200 ampere turns. This
Where μairIndicates the magnetic permeability of air. Empirically space, electricity
Due to the limitations of the source, etc., a bending electromagnet using a normal conducting coil
The magnetomotive force that can be generated realistically is 10FiveAmpere
Turn, that is, up to about 12.5 T · cm.

【0044】式(8)が近似による誤差を含んでいるこ
とを考慮すると、必要起磁力が10T・cm以下になる
ように磁極を設計することが好ましい。従って、図9か
ら、磁極半幅wは、20cm以下、角度θは60°以下
とする必要がある。角度θを小さくすると磁極が大きく
なり、それに伴って磁石全体も大きくなるため、角度θ
の下限は30°程度が現実的である。また、磁極面の幅
が狭くなると有効磁場領域がなくなり、電子軌道を制御
できなくなるため、磁極面の幅を4cm以上とすること
が好ましい。
Considering that equation (8) includes an error due to approximation, it is preferable to design the magnetic poles so that the required magnetomotive force is 10 T · cm or less. Therefore, from FIG. 9, the magnetic pole half width w needs to be 20 cm or less, and the angle θ needs to be 60 ° or less. When the angle θ is reduced, the magnetic pole becomes larger, and accordingly, the whole magnet becomes larger.
Is realistically about 30 °. Further, when the width of the pole face is reduced, the effective magnetic field region disappears and the electron orbit cannot be controlled. Therefore, the width of the pole face is preferably 4 cm or more.

【0045】磁極間の間隙の高さを増加すると、同一の
磁束密度を発生させるために必要な起磁力はほぼ間隙の
高さに比例して増大するので、間隙の高さをあまり高く
できない。間隙の高さの半分hが3cm以下が現実的な
値である。
When the height of the gap between the magnetic poles is increased, the magnetomotive force required to generate the same magnetic flux density increases almost in proportion to the height of the gap, so that the height of the gap cannot be increased too much. A realistic value is that half the height h of the gap is 3 cm or less.

【0046】電子軌道は、間隙の高さ方向に一定の振幅
で振動している。安定した電子軌道を形成するために
は、この振幅を間隙の高さの1/10以下に抑える必要
がある。しかし、振幅を1mm以下に抑えることは困難
であるため、間隙の高さは1cm以上とすることが好ま
しい。
The electron orbit vibrates at a constant amplitude in the height direction of the gap. In order to form a stable electron orbit, it is necessary to suppress this amplitude to 1/10 or less of the height of the gap. However, since it is difficult to suppress the amplitude to 1 mm or less, the height of the gap is preferably 1 cm or more.

【0047】なお、側面の一方のみに傾斜を持たせた場
合は、磁極面の半幅を10cm以下とすることが好まし
い。
When only one of the side surfaces is inclined, the half width of the pole face is preferably set to 10 cm or less.

【0048】次に、図10を参照して、磁極側面を階段
状に形成した場合について考察する。
Next, a case where the side surfaces of the magnetic poles are formed in a step shape will be considered with reference to FIG.

【0049】図10(A)は、階段状磁極の1/4の部
分断面図を示す。磁石は紙面に垂直な方向には無限に長
いと仮定した。磁極はY軸に関して対称であり、さらに
X軸に関して対称な位置に他方の磁極が配置されてい
る。図10(A)に示すように、磁極間の間隙の高さは
2h(hは、高さの半分を表す)、間隙部分の磁極幅は
2w(wは磁極半幅を表す)、階段状部分の段差は
1 、幅はw1 である。コイルは、磁極幅が狭い部分の
側面から、磁極幅が広い部分の側面にかけて巻かれてい
る。
FIG. 10A is a partial sectional view of a quarter of the stepped magnetic pole. The magnet was assumed to be infinitely long in the direction perpendicular to the page. The magnetic pole is symmetric with respect to the Y axis, and the other magnetic pole is arranged at a position symmetric with respect to the X axis. As shown in FIG. 10A, the height of the gap between the magnetic poles is 2h (h represents half of the height), the magnetic pole width of the gap portion is 2w (w represents the magnetic pole half width), and the stepped portion Has a step height h 1 and a width w 1 . The coil is wound from the side of the narrow pole portion to the side of the wide pole portion.

【0050】計算の簡単化のため、図10(B)に示す
ように、空気中及び鉄中の磁力線の向きはY方向を向
き、鉄中の磁束密度はX方向に一様と仮定する。この仮
定の下では、Y=h+h1 の平面の上下で磁束密度が不
連続に変化することになる。現実には、磁束密度が不連
続に変化することはないが、この不連続平面近傍以外の
部分では、この仮定は現実の磁場の様子に近いものと考
えられる。
For the sake of simplicity of calculation, as shown in FIG. 10B, it is assumed that the direction of the lines of magnetic force in air and iron is in the Y direction, and the magnetic flux density in iron is uniform in the X direction. Under this assumption, so that the magnetic flux density changes discontinuously at and below the plane of Y = h + h 1. In reality, the magnetic flux density does not change discontinuously, but in portions other than the vicinity of the discontinuity plane, this assumption is considered to be close to the actual state of the magnetic field.

【0051】yがh+h1 以上の磁極幅の広い領域で
は、磁束密度は鉄の飽和磁束密度以下とする。磁極間ギ
ャップ部分の磁束密度をB0 、鉄の飽和磁束密度をBs
とすると、yがh+h1 以上の磁極幅の広い領域の磁気
ポテンシャルΨ1 は定数となり、 Ψ1 =B0 h+(B0 −Bs)h1 ・・・(9) と表される。
In a region where y is h + h 1 or more and the magnetic pole width is wide, the magnetic flux density is equal to or less than the saturation magnetic flux density of iron. The magnetic flux density at the gap between the magnetic poles is B 0 , and the saturation magnetic flux density of iron is Bs
Then, the magnetic potential Ψ 1 in a region where y is h + h 1 or more and the magnetic pole width is wide becomes a constant, and is expressed as Ψ 1 = B 0 h + (B 0 −Bs) h 1 (9).

【0052】この磁気ポテンシャルによって、階段状部
分のギャップに発生する磁束密度をB1 とすると、 B1 =Ψ1 /(h+h1 ) =(B0 h+(B0 −Bs)h1 )/(h+h1 ) ・・・(10) となる。
[0052] This magnetic potential, when the magnetic flux density generated in the gap stepped portion and B 1, B 1 = Ψ 1 / (h + h 1) = (B 0 h + (B 0 -Bs) h 1) / ( h + h 1 ) (10)

【0053】磁極間間隙領域の磁束密度B0 とヨーク側
階段状部分の間隙の磁束密度B1 が、鉄中に入っていく
ため、磁極幅の広い領域の磁束Φ1 は、 Φ1 =B0 w+B1 1 ・・・(11) となる。従って、平均磁束密度Bironは、 Biron= Φ1/(w+w1) =(B0w+B1w1)/(w+w1) =(B0w+w1(B0h+(B0-Bs)h1)/(h+h1))/(w+w1) =B0-Bsw1h1/(h+h1)/(w+w1) ・・・(12) となる。
Since the magnetic flux density B 0 in the gap region between the magnetic poles and the magnetic flux density B 1 in the gap in the stepped portion on the yoke side enter the iron, the magnetic flux Φ 1 in the wide magnetic pole region is Φ 1 = B 0 w + B 1 w 1 (11) Therefore, the average magnetic flux density B iron is as follows: B iron = Φ 1 / (w + w 1 ) = (B 0 w + B 1 w 1 ) / (w + w 1 ) = (B 0 w + w 1 (B 0 h + (B 0 -Bs) h 1 ) / (h + h 1 )) / (w + w 1 ) = B 0 -Bsw 1 h 1 / (h + h 1 ) / (w + w 1 ) ・ ・ ・(12)

【0054】この磁束密度が、鉄の飽和磁束密度以下で
あるため、 B0-Bsw1h1/(h+h1)/(w+w1) <Bs ・・・(13) を満たす必要がある。この式を書き換えると、 w1 1 /(h+h1 )/(w+w1 )>B0 /Bs−1 ・・・(14) となる。
Since this magnetic flux density is equal to or less than the saturation magnetic flux density of iron, it is necessary to satisfy B 0 -Bsw 1 h 1 / (h + h 1 ) / (w + w 1 ) <Bs (13) There is. Rewriting this formula, the w 1 h 1 / (h + h 1) / (w + w 1)> B 0 / Bs-1 ··· (14).

【0055】上式の左辺は、1以下であるため、図10
(A)の形状で発生できる磁束密度B0 は、飽和磁束密
度の2倍(2Bs)以下であることがわかる。さらに強
い磁束密度を発生させるためには階段の段数を増やす
か、磁極側面に傾斜をつける方法と組み合わせる必要が
ある。階段の段数を増やす方法は、傾斜を階段で近似す
ることと等価と考えることができる。
Since the left side of the above equation is 1 or less, FIG.
It can be seen that the magnetic flux density B 0 that can be generated in the shape (A) is not more than twice (2Bs) the saturation magnetic flux density. In order to generate a stronger magnetic flux density, it is necessary to increase the number of steps or combine it with a method of inclining the magnetic pole side surfaces. A method of increasing the number of stairs can be considered equivalent to approximating the inclination by the stairs.

【0056】式(14)を適用する設計例として、h=
2cm、h1 =8cm、w=w1 とすると、B0 /Bs
<1.4すなわちB0 <3.01Tとなる。B0 =2.
7Tとすると、必要な起磁力Ψは式(9)から9.8T
となる。従って、この例は実用的な大きさのコイルを使
用して実現可能な磁石といえる。
As a design example to which the equation (14) is applied, h =
Assuming that 2 cm, h 1 = 8 cm, and w = w 1 , B 0 / Bs
<1.4, ie, B 0 <3.01T. B 0 = 2.
Assuming 7T, the required magnetomotive force Ψ is 9.8T from equation (9).
Becomes Therefore, this example can be said to be a magnet that can be realized using a coil of a practical size.

【0057】次に、図3〜図6を参照して、本発明の実
施例の数値解析結果について説明する。図3〜図6は、
上述の考察に基づいて設計された形状を有する偏向電磁
石について、数値解析により求めた磁力線の様子を示
す。
Next, the results of numerical analysis of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6
The magnetic field lines obtained by numerical analysis of a bending electromagnet having a shape designed based on the above considerations will be described.

【0058】図3〜図6に示す偏向電磁石は、全てx=
0を軸として回転対称である。リターンヨークは外周部
のみに設けられ、内周部には断面積が小さく効果が少な
いため設けられていない。コイルの断面積は図5(B)
を除いてほぼ同様である。発生する磁束密度は、磁極間
ギャップ中央で2.7Tとする。
The bending electromagnets shown in FIGS. 3 to 6 all have x =
It is rotationally symmetric about 0. The return yoke is provided only on the outer peripheral portion, and is not provided on the inner peripheral portion because the sectional area is small and the effect is small. Fig. 5 (B)
It is almost the same except for. The generated magnetic flux density is 2.7 T at the center of the gap between the magnetic poles.

【0059】図3(A)は、典型的な従来の偏向電磁石
を示す。磁極先端部の両端は磁極間ギャップにおける磁
束密度を一様にするため、ロゴスキー形状としている。
この場合に2.7Tの磁束密度を発生するために必要な
起磁力は1.84×105 アンペアターンとなり、実用
可能な105 アンペアターンを大幅に越えているため、
実現困難である。
FIG. 3A shows a typical conventional bending electromagnet. Both ends of the magnetic pole tip have a Rogowski shape in order to make the magnetic flux density in the gap between the magnetic poles uniform.
In this case, the magnetomotive force required to generate a magnetic flux density of 2.7 T is 1.84 × 10 5 amp turns, which is far beyond a practical 10 5 amp turns.
It is difficult to realize.

【0060】図3(B)は、磁極の外周側面にギャップ
面に対して60°の傾斜を持たせた場合を示す。この場
合の必要な起磁力は1.35×105 アンペアターンと
なり、図3(A)の従来例に比べて、必要な起磁力は減
少している。しかし、まだ実用可能な起磁力よりも大き
い。
FIG. 3B shows a case where the outer peripheral side surface of the magnetic pole is inclined at 60 ° with respect to the gap surface. In this case, the required magnetomotive force is 1.35 × 10 5 ampere turns, and the required magnetomotive force is reduced as compared with the conventional example of FIG. However, it is still larger than the practicable magnetomotive force.

【0061】図3(C)は、磁極の両側面に60°の傾
斜角度を持たせた場合を示す。必要な起磁力は1.04
×105 アンペアターンとなり、ほぼ実用可能な起磁力
にまで減少している。
FIG. 3C shows a case where both sides of the magnetic pole have a 60 ° inclination angle. The required magnetomotive force is 1.04
It becomes × 10 5 ampere turns, which is reduced to a practically usable magnetomotive force.

【0062】図4(A)は、磁極の両側面に45°の傾
斜角度を持たせた場合を示す。必要な起磁力は9.4×
104 アンペアターンとなる。
FIG. 4A shows a case where both side surfaces of the magnetic pole have a 45 ° inclination angle. The required magnetomotive force is 9.4x
This is 10 4 amp turns.

【0063】図4(B)は、磁極の先端を2段の階段状
に形成した場合を示す。必要な起磁力は9.9×104
アンペアターンとなり、図3(C)の場合とほぼ同様の
効果を得ることができる。
FIG. 4B shows a case where the tip of the magnetic pole is formed in two steps. The required magnetomotive force is 9.9 × 10 4
This is an ampere-turn, and substantially the same effect as in the case of FIG. 3C can be obtained.

【0064】図4(C)は、磁極の先端を2段の階段状
に形成し、さらに、2段目の水平部分の両端に傾斜を設
けた場合を示す。必要な起磁力は8.9×104 アンペ
アターンとなり、さらに減少することができる。
FIG. 4C shows a case in which the tip of the magnetic pole is formed in a two-step shape, and furthermore, both ends of the second horizontal portion are inclined. The required magnetomotive force is 8.9 × 10 4 amp turns, which can be further reduced.

【0065】図5(A)は、磁極の先端を2段の階段状
に形成し、さらに、2段目の水平部分の外周部分にのみ
傾斜を設けた場合を示す。必要な起磁力は8.7×10
4 アンペアターンとなる。
FIG. 5A shows a case in which the tip of the magnetic pole is formed in a two-step shape and the outer periphery of the horizontal portion of the second step is inclined only. The required magnetomotive force is 8.7 × 10
4 amp turns.

【0066】図5(B)、(C)は、図5(A)の外周
部の傾斜を磁極の根元まで延ばした場合を示す。図5
(B)のコイルの断面積は、図5(A)に比べて小さく
なっている。必要な起磁力は、共に約8.3×104
ンペアターンとなり、コイルの断面積を減少させた影響
は殆どない。
FIGS. 5B and 5C show the case where the inclination of the outer peripheral portion in FIG. 5A is extended to the base of the magnetic pole. FIG.
The cross-sectional area of the coil of FIG. 5B is smaller than that of FIG. The required magnetomotive force is approximately 8.3 × 10 4 amp turns, and there is almost no effect of reducing the cross-sectional area of the coil.

【0067】図6(A)は、図5(C)の斜面部分を多
段の階段で近似した場合を示す。必要な起磁力は8.8
×104 アンペアターンであり、図5(C)の場合に比
べて若干増加している。これは、実効的な磁極幅が減少
したためである。
FIG. 6A shows a case where the slope portion of FIG. 5C is approximated by multiple steps. The required magnetomotive force is 8.8
× 10 4 ampere turns, which is slightly increased as compared with the case of FIG. This is because the effective pole width has decreased.

【0068】図6(B)は、図5(C)の磁極先端の階
段状部分の側面を45°の傾斜とし、磁極先端部のロゴ
スキー形状に連続的に接続して形成した場合を示す。必
要な起磁力は8.0×104 アンペアターンとなり、さ
らに減少させることができる。
FIG. 6B shows a case where the side surface of the step-like portion at the tip of the magnetic pole in FIG. 5C is inclined at 45 ° and is continuously connected to a Rogowski shape at the tip of the magnetic pole. . The required magnetomotive force is 8.0 × 10 4 amp turns, which can be further reduced.

【0069】図6(C)は、階段状の部分をなくし、磁
極先端部のロゴスキー形状に角度約37°の斜面を連続
的に接続した場合を示す。傾斜角をさらに小さくしたこ
とにより、必要な起磁力は7.7×104 アンペアター
ンとなり、さらに減少させることができる。ただし、傾
斜角を小さくしたことにより、磁極、及び磁石全体の大
きさは大きくなる。
FIG. 6 (C) shows a case where the stepped portion is eliminated and a slope having an angle of about 37 ° is continuously connected to the Rogowski shape at the tip of the magnetic pole. By further reducing the tilt angle, the required magnetomotive force is 7.7 × 10 4 amp turns, which can be further reduced. However, by reducing the inclination angle, the size of the magnetic pole and the entire magnet increases.

【0070】以上の数値解析結果からわかるように、磁
極の形状を工夫することにより、常電導電磁石を使用し
て、実用可能な起磁力の範囲内で磁束密度2.7Tの磁
場を発生することができる。
As can be seen from the results of the numerical analysis described above, by modifying the shape of the magnetic pole, it is possible to generate a magnetic field having a magnetic flux density of 2.7 T within a practically usable magnetomotive force by using a normal electroconductive magnet. Can be.

【0071】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
常電導コイルを使用して磁束密度が約3T程度の強磁場
を得ることができる。これにより、低コストで小型の電
子蓄積リングを作製することが可能になる。
As described above, according to the present invention,
Using a normal conducting coil, a strong magnetic field having a magnetic flux density of about 3T can be obtained. This makes it possible to manufacture a small-sized electron storage ring at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例による偏向電磁石の平面図及び
断面図である。
FIG. 1 is a plan view and a sectional view of a bending electromagnet according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例による偏向電磁石の平面図
及び断面図である。
FIG. 2 is a plan view and a sectional view of a bending electromagnet according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例による偏向電磁石における数値
解析による磁束の様子を示すための偏向電磁石の断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a bending electromagnet for illustrating a state of magnetic flux by numerical analysis in the bending electromagnet according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例による偏向電磁石における数値
解析による磁束の様子を示すための偏向電磁石の断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a bending electromagnet for illustrating a state of magnetic flux by numerical analysis in the bending electromagnet according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例による偏向電磁石における数値
解析による磁束の様子を示すための偏向電磁石の断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a bending electromagnet for illustrating a state of magnetic flux by numerical analysis in the bending electromagnet according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例による偏向電磁石における数値
解析による磁束の様子を示すための偏向電磁石の断面図
である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a bending electromagnet for illustrating a state of magnetic flux by numerical analysis in the bending electromagnet according to the embodiment of the present invention.

【図7】鉄の励磁特性を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the excitation characteristics of iron.

【図8】本発明の実施例の原理を説明するための磁極の
部分断面図である。
FIG. 8 is a partial sectional view of a magnetic pole for explaining the principle of the embodiment of the present invention.

【図9】図8の磁極で2.7Tを発生するために必要と
なる起磁力の角度θに対する変化を示すグラフである。
9 is a graph showing a change in magnetomotive force required for generating 2.7T with the magnetic pole of FIG. 8 with respect to an angle θ.

【図10】本発明の他の実施例の原理を説明するため
の、磁極の部分断面図である。
FIG. 10 is a partial sectional view of a magnetic pole for explaining the principle of another embodiment of the present invention.

【図11】レーストラック形SR光発生装置の概略平面
図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of a race track type SR light generator.

【図12】従来例による偏向電磁石の平面図及び断面図
である。
FIG. 12 is a plan view and a cross-sectional view of a conventional bending electromagnet.

【図13】従来例による偏向電磁石の平面図及び断面図
である。
FIG. 13 is a plan view and a cross-sectional view of a conventional bending electromagnet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁極 1a 磁極先端部 2 ヨーク 3 コイル 4 間隙 5 制御手段 50 軌道 51a、51b 偏向電磁石 52a〜52d、53a〜53d 4極電磁石 54 RF加速空洞 55 ビーム入射用キッカー 56 ビーム導入部 61 磁極 62 ヨーク 63 コイル 64 間隙 65 磁路 71 磁極 72 ヨーク 73a、73b コイル 74 間隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic pole 1a Magnetic pole tip part 2 Yoke 3 Coil 4 Gap 5 Control means 50 Orbit 51a, 51b Bending electromagnet 52a-52d, 53a-53d Quadrupole electromagnet 54 RF acceleration cavity 55 Beam incidence kicker 56 Beam introduction part 61 Magnetic pole 62 Yoke 6363 Coil 64 Gap 65 Magnetic path 71 Magnetic pole 72 Yoke 73a, 73b Coil 74 Gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−74595(JP,A) 特開 平4−6799(JP,A) 特公 昭44−7227(JP,B1) 特公 昭39−14131(JP,B1) 熊谷寛夫編「実験物理学講座28 加速 器」新版第2刷、共立出版株式会社、昭 和57年6月10日、第366−371頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 13/04 G21K 1/093 H01F 7/06 H05H 7/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-74595 (JP, A) JP-A-4-6799 (JP, A) JP-B-44-7227 (JP, B1) JP-B-39 14131 (JP, B1) Hiroo Kumagai, “Experimental Physics Course 28 Accelerator,” New Edition, 2nd edition, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., June 10, 1982, pp. 366-371 (58) .Cl. 7 , DB name) H05H 13/04 G21K 1/093 H01F 7/06 H05H 7/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁場を発生すべき間隙を挟んで対向して
設けられた一対の磁極と、 前記一対の磁極にそれぞれ巻かれた、起磁力を発生する
ための一対のコイルと、 前記一対の磁極のそれぞれに接合され、前記間隙と共に
閉じた磁路を形成するためのヨークと、 前記一対のコイルに電流を流す制御手段とを含み、 前記磁極の磁路方向に沿う少なくとも一方の側面は、前
記ヨークとの接合部における磁極幅が前記間隙を挟んで
対向する磁極面の幅よりも広くなるように、前記ヨーク
側の端部から前記磁極面までに亘って傾斜し、 前記コイルの断面形状が、対応する前記磁極の側面に沿
う形状を有し、 前記制御手段が、前記磁極のうち前記ヨークとの接合部
近傍の磁束密度が2.15テスラ以下になり、かつ前記
一対の磁極の間の磁束密度が2.7テスラ以上になるよ
うに前記コイルに電流を流す常電導型偏向電磁石。
A pair of magnetic poles provided so as to face each other with a gap to generate a magnetic field therebetween; a pair of coils wound around the pair of magnetic poles to generate a magnetomotive force; A yoke joined to each of the magnetic poles to form a closed magnetic path together with the gap, and a control unit for causing a current to flow through the pair of coils; at least one side surface along the direction of the magnetic path of the magnetic pole; The cross-sectional shape of the coil is inclined from the end on the yoke side to the magnetic pole surface so that the magnetic pole width at the joint with the yoke is wider than the width of the magnetic pole surface opposed to the gap. Has a shape along the side surface of the corresponding magnetic pole, and the control means determines that the magnetic flux density of the magnetic pole near the junction with the yoke is 2.15 Tesla or less, and between the pair of magnetic poles. Has a magnetic flux density of 2. A normal-conduction type bending electromagnet which supplies a current to the coil so as to be 7 Tesla or more.
【請求項2】 前記磁極の傾斜した側面が、前記磁極面
の延長との成す傾斜角が30°以上60°以下である傾
斜に沿い、 前記磁極面の幅は4cm以上20cm以下であり、 前記間隙の磁路に沿う高さは1cm以上6cm以下であ
る請求項1に記載の常電導型偏向電磁石。
2. The inclined side surface of the magnetic pole extends along an inclination angle of 30 ° or more and 60 ° or less with an extension of the magnetic pole surface, and the width of the magnetic pole surface is 4 cm or more and 20 cm or less, The normal conduction type bending electromagnet according to claim 1, wherein a height of the gap along a magnetic path is 1 cm or more and 6 cm or less.
【請求項3】 前記磁極の磁路方向に沿う両側面の少な
くとも一部が、前記ヨークとの接合部における磁極幅が
前記間隙を挟んで対向する磁極面の幅よりも広くなるよ
うに傾斜し、かつ、前記磁極面の延長との成す傾斜角が
30°以上60°以下である面に沿い、 前記磁極面の幅は4cm以上40cm以下であり、 前記間隙の磁路に沿う高さは1cm以上6cm以下であ
る請求項1に記載の常電導型偏向電磁石。
3. At least a part of both side surfaces along a magnetic path direction of the magnetic pole is inclined so that a magnetic pole width at a joint portion with the yoke is wider than a width of a magnetic pole surface opposed to the yoke with the gap interposed therebetween. And, along a plane having an inclination angle of 30 ° or more and 60 ° or less with the extension of the pole face, the width of the pole face is 4 cm or more and 40 cm or less, and the height of the gap along the magnetic path is 1 cm. The normal-conduction type bending electromagnet according to claim 1, which is at least 6 cm or less.
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