JP3306552B2 - 高速励磁空芯四極電磁石 - Google Patents
高速励磁空芯四極電磁石Info
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 46
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子蓄積リングに使用
され、リング中を通過する電子を偏向或いは収束させる
ための高速励磁空芯四極電磁石に関する。
され、リング中を通過する電子を偏向或いは収束させる
ための高速励磁空芯四極電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の空芯電磁石は、図６に示
すように、２つの断面コの字型の外導体６１ａ及び６１
ｂを互いに対向させて配置し、その内側に２つの断面長
方形の内導体６２ａ及び６２ｂを対向させて配置してい
る。
すように、２つの断面コの字型の外導体６１ａ及び６１
ｂを互いに対向させて配置し、その内側に２つの断面長
方形の内導体６２ａ及び６２ｂを対向させて配置してい
る。
【０００３】この空芯電磁石に図５に示す方向に励磁電
流を流すと、通電直後は（過渡状態では）、導体６１
ａ、６１ｂ、６２ａ、及び６２ｂの表面のみに電流が流
れる。即ち、図７（ａ）に示す部分にのみ電流が流れ
る。このとき、Ａ−Ａ線における磁場分布は、図７
（ｂ）に示すようになる。
流を流すと、通電直後は（過渡状態では）、導体６１
ａ、６１ｂ、６２ａ、及び６２ｂの表面のみに電流が流
れる。即ち、図７（ａ）に示す部分にのみ電流が流れ
る。このとき、Ａ−Ａ線における磁場分布は、図７
（ｂ）に示すようになる。
【０００４】また、通電後、所定の時間が経過すると
（定常状態になると）、図８（ａ）に示すように、導体
内部にまで電流が流れ、Ａ−Ａ線における磁場分布は、
図８（ｂ）に示すようになる。
（定常状態になると）、図８（ａ）に示すように、導体
内部にまで電流が流れ、Ａ−Ａ線における磁場分布は、
図８（ｂ）に示すようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】蓄積リングに使用され
る高速励磁空芯電磁石は、パルス的に（高速に）励磁さ
れるので、通電直後から所望の磁場分布が得られること
が望ましい。しかしながら、従来の空芯電磁石は、定常
状態における磁場が所望の磁場となるように設計されて
おり、励磁電流通電直後は（過渡状態では）所望の磁場
が得られないという問題点がある。つまり、通電直後は
磁場に乱れが発生し、これが消えるまでは所望の磁場と
ならず、電磁石の機能を果たさないばかりか電子ビーム
を損なうことになる。
る高速励磁空芯電磁石は、パルス的に（高速に）励磁さ
れるので、通電直後から所望の磁場分布が得られること
が望ましい。しかしながら、従来の空芯電磁石は、定常
状態における磁場が所望の磁場となるように設計されて
おり、励磁電流通電直後は（過渡状態では）所望の磁場
が得られないという問題点がある。つまり、通電直後は
磁場に乱れが発生し、これが消えるまでは所望の磁場と
ならず、電磁石の機能を果たさないばかりか電子ビーム
を損なうことになる。
【０００６】本発明は、通電直後から所望の磁場分布が
得られ、かつ磁場の乱れを抑制できる高速励磁空芯電磁
石を提供することを目的とする。
得られ、かつ磁場の乱れを抑制できる高速励磁空芯電磁
石を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一対の
対向配置された外導体と、該一対の外導体の内側で対向
配置された一対の内導体とを有し、前記一対の外導体と
前記一対の内導体とに励磁電流を流すことにより磁場を
発生し、電子蓄積リング中の電子を偏向或いは収束させ
る高速励磁空芯電磁石において、前記内導体の断面形状
を二等辺三角形又は左右対称でかつその対称軸に垂直な
方向の幅が前記対称軸に沿って変化する実質的に二等辺
三角形とみなせる形状とし、前記一対の内導体をその頂
角又は頂角に相当する部分同士が互いに対向するように
配置したことを特徴とする高速励磁空芯四極電磁石。
対向配置された外導体と、該一対の外導体の内側で対向
配置された一対の内導体とを有し、前記一対の外導体と
前記一対の内導体とに励磁電流を流すことにより磁場を
発生し、電子蓄積リング中の電子を偏向或いは収束させ
る高速励磁空芯電磁石において、前記内導体の断面形状
を二等辺三角形又は左右対称でかつその対称軸に垂直な
方向の幅が前記対称軸に沿って変化する実質的に二等辺
三角形とみなせる形状とし、前記一対の内導体をその頂
角又は頂角に相当する部分同士が互いに対向するように
配置したことを特徴とする高速励磁空芯四極電磁石。
【０００８】また、本発明によれば、高速励磁空芯電磁
石は、始めは所定の電流値よりも大きな電流値を持ち、
時間経過と共に徐々に前記所定の電流値になるパルス電
流で駆動される。
石は、始めは所定の電流値よりも大きな電流値を持ち、
時間経過と共に徐々に前記所定の電流値になるパルス電
流で駆動される。
【０００９】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１に本発明の第１の実施例を示す。本実施例の
高速励磁空芯電磁石は断面コの次型の外導体１１ａ及び
１１ｂが対向配置され、その内側に、断面直角２等辺三
角形の内導体１２ａ及び１２ｂが対向配置されている。
ここで、内導体１２ａと内導体１２ｂとは、直角の頂点
が互いに向き合うように配置される。
する。図１に本発明の第１の実施例を示す。本実施例の
高速励磁空芯電磁石は断面コの次型の外導体１１ａ及び
１１ｂが対向配置され、その内側に、断面直角２等辺三
角形の内導体１２ａ及び１２ｂが対向配置されている。
ここで、内導体１２ａと内導体１２ｂとは、直角の頂点
が互いに向き合うように配置される。
【００１０】図１（ａ）は、励磁電流印加直後の状態を
示しており、電流は外導体１１ａ及び１１ｂと、内導体
１２ａ及び１２ｂとの表面を流れる。このとき磁力線１
３は内導体１２ａ及び１２ｂの斜面に沿って発生し、４
極磁場を形成する。なお、この場合には内導体１２ａ及
び１２ｂの内部には磁力線は侵入できない。
示しており、電流は外導体１１ａ及び１１ｂと、内導体
１２ａ及び１２ｂとの表面を流れる。このとき磁力線１
３は内導体１２ａ及び１２ｂの斜面に沿って発生し、４
極磁場を形成する。なお、この場合には内導体１２ａ及
び１２ｂの内部には磁力線は侵入できない。
【００１１】外導体１１ａ及び１１ｂと内導体１２ａ及
び１２ｂとに通電した後、所定時間が経過すると、外導
体１１ａ及び１１ｂと内導体１２ａ及び１２ｂにはそれ
ぞれ内部にまで電流が流れ、図１（ｂ）に示すように、
磁力線１４も内導体１２ａ及び１２ｂ内部に侵入して、
特定の点の周りを回るような形になる。なお、このとき
も四極磁場を形成する。
び１２ｂとに通電した後、所定時間が経過すると、外導
体１１ａ及び１１ｂと内導体１２ａ及び１２ｂにはそれ
ぞれ内部にまで電流が流れ、図１（ｂ）に示すように、
磁力線１４も内導体１２ａ及び１２ｂ内部に侵入して、
特定の点の周りを回るような形になる。なお、このとき
も四極磁場を形成する。
【００１２】このように本実施例では、内導体１２ａ及
び１２ｂの断面形状を三角形としたことで、過渡状態に
おいても定常状態と同じ磁場分布（相似で強度も同程
度）を得ることができる。
び１２ｂの断面形状を三角形としたことで、過渡状態に
おいても定常状態と同じ磁場分布（相似で強度も同程
度）を得ることができる。
【００１３】ところで、内導体１２ａ及び１２ｂの断面
形状を三角形としただけでは、通電直後の磁場の強度は
定常状態の磁場強度に比べ小さい、即ち、立上がりの強
度が不足する。そこで、図２に示すように、始めは所定
の電流ａ1 よりも大きな電流ａ2 を流し、徐々に所定の
電流ａ1 にまで下げ、それ以後電流ａ1 を流すように電
流を供給すれば良い。
形状を三角形としただけでは、通電直後の磁場の強度は
定常状態の磁場強度に比べ小さい、即ち、立上がりの強
度が不足する。そこで、図２に示すように、始めは所定
の電流ａ1 よりも大きな電流ａ2 を流し、徐々に所定の
電流ａ1 にまで下げ、それ以後電流ａ1 を流すように電
流を供給すれば良い。
【００１４】次に、第２の実施例について図３を参照し
て説明する。本実施例でも外導体３１ａ及び３１ｂと内
導体３２ａ及び３２ｂとが第１の実施例と同様に配置さ
れている。ここで、内導体３２ａ及び３２ｂの断面形状
は略三角形と見なせる形状としてあり、外導体３１ａ及
び３１ｂは、それぞれが内導体３２ａ及び３２ｂに対向
する部分を凸型としてある。
て説明する。本実施例でも外導体３１ａ及び３１ｂと内
導体３２ａ及び３２ｂとが第１の実施例と同様に配置さ
れている。ここで、内導体３２ａ及び３２ｂの断面形状
は略三角形と見なせる形状としてあり、外導体３１ａ及
び３１ｂは、それぞれが内導体３２ａ及び３２ｂに対向
する部分を凸型としてある。
【００１５】本実施例において、励起電流を印加した直
後は図４（ａ）示すように、表面電流のみが流れ、その
ときの磁場分布は図４（ｂ）に示すようになる。また、
所定時間経過後は、図５（ａ）に示すように導体内にも
電流が流れ、図５（ｂ）に実線で示すような磁場分布と
なる。通電直後の磁場分布と所定時間後の磁場分布とを
比較すると（図５（ｂ）に図４（ｂ）の磁場分布を破線
で示す。）磁場強度は異なるが、同じ分布（相似で強度
も同程度）となっている。即ち、第１の実施例と同様に
図２に示すようなパルス電流で駆動を行えば、通電直後
から定常状態まで、同じ磁場分布とすることができる。
後は図４（ａ）示すように、表面電流のみが流れ、その
ときの磁場分布は図４（ｂ）に示すようになる。また、
所定時間経過後は、図５（ａ）に示すように導体内にも
電流が流れ、図５（ｂ）に実線で示すような磁場分布と
なる。通電直後の磁場分布と所定時間後の磁場分布とを
比較すると（図５（ｂ）に図４（ｂ）の磁場分布を破線
で示す。）磁場強度は異なるが、同じ分布（相似で強度
も同程度）となっている。即ち、第１の実施例と同様に
図２に示すようなパルス電流で駆動を行えば、通電直後
から定常状態まで、同じ磁場分布とすることができる。
【００１６】なお、上記実施例では内導体の形状を２種
類しか示さなかったが、内導体の形状は、その断面が左
右対称かつ略三角形をしていれば、他の形状であっても
良い。また、内導体の形状に合わせて外導体の形状も変
化させることが好ましい。
類しか示さなかったが、内導体の形状は、その断面が左
右対称かつ略三角形をしていれば、他の形状であっても
良い。また、内導体の形状に合わせて外導体の形状も変
化させることが好ましい。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、高速励磁空芯四極電磁
石の内導体の断面形状を実質的に三角形としたことで、
通電直後の過渡状態から、所定時間後の定常状態まで、
速い立ち上がりで安定した磁場分布を得ることができ
る。また、励磁電流を始めは所定の電流値よりも大きい
電流を与えるようにしたことで、磁場の強度も過渡状態
から定常状態まで、ほぼ同じにできる。
石の内導体の断面形状を実質的に三角形としたことで、
通電直後の過渡状態から、所定時間後の定常状態まで、
速い立ち上がりで安定した磁場分布を得ることができ
る。また、励磁電流を始めは所定の電流値よりも大きい
電流を与えるようにしたことで、磁場の強度も過渡状態
から定常状態まで、ほぼ同じにできる。
【図１】本発明の第１の実施例の断面図であり、（ａ）
は過渡状態の磁力線を説明するための図、（ｂ）は定常
状態の磁力線を説明するための図である。
は過渡状態の磁力線を説明するための図、（ｂ）は定常
状態の磁力線を説明するための図である。
【図２】図１の高速励磁空芯電磁石を励磁するためのパ
ルス電流の時間変化を説明するためのグラフである。
ルス電流の時間変化を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の第２の実施例の断面図である。
【図４】図３の高速励磁空芯電磁石の過渡状態における
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
【図５】図３の高速励磁空芯電磁石の定常状態における
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
【図６】従来の高速励磁空芯電磁石の断面図である。
【図７】図６の高速励磁空芯電磁石の過渡状態における
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
【図８】図６の高速励磁空芯電磁石の定常状態における
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
（ａ）電流分布を説明するための図、及び（ｂ）Ａ−Ａ
線における磁場分布を示すグラフである。
１１ａ，１１ｂ 外導体 １２ａ，１２ｂ 内導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 7/04 G21K 1/093 H01F 7/20 H01J 37/141
Claims (2)
- 【請求項１】 一対の対向配置された外導体と、該一対
の外導体の内側で対向配置された一対の内導体とを有
し、前記一対の外導体と前記一対の内導体とに励磁電流
を流すことにより磁場を発生し、電子蓄積リング中の電
子を偏向或いは収束させる高速励磁空芯電磁石におい
て、前記内導体の断面形状を二等辺三角形又は左右対称
でかつその対称軸に垂直な方向の幅が前記対称軸に沿っ
て変化する実質的に二等辺三角形とみなせる形状とし、
前記一対の内導体をその頂角又は頂角に相当する部分同
士が互いに対向するように配置したことを特徴とする高
速励磁空芯四極電磁石。 - 【請求項２】 前記励磁電流が、始めは所定の電流値よ
りも大きな電流値を持ち、時間経過と共に徐々に前記所
定の電流値になるパルス電流であって、該パルス電流に
より駆動されることを特徴とする請求項１の高速励磁空
芯四極電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20549892A JP3306552B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 高速励磁空芯四極電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20549892A JP3306552B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 高速励磁空芯四極電磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0652998A JPH0652998A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3306552B2 true JP3306552B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=16507858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20549892A Expired - Fee Related JP3306552B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 高速励磁空芯四極電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3306552B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008112693A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Hitachi Ltd | 環状型加速装置及びその運転方法 |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP20549892A patent/JP3306552B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0652998A (ja) | 1994-02-25 |
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