SU913461A1

SU913461A1 - Electromagnet

Info

Publication number: SU913461A1
Application number: SU802915505A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr A Lukhvich; Anatolij A Savitskij
Original assignee: Inst Prikladnoj Fiz An Bssr
Priority date: 1980-04-25
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1982-03-15

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении электромагнитов для спектрометров ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса, циклотронов и других приборов, в которых необходимо иметь сильное магнитное поле высокой однородности.The invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of electromagnets for spectrometers of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance, cyclotrons and other devices in which it is necessary to have a strong magnetic field of high uniformity.

Известны электромагниты, в которых для повышения однородности поля в зазоре полюсные наконечники имеют коническую часть, сгущающую магнитный поток, и часть с равномерной плотностью потока Е(].Electromagnets are known in which, in order to increase the field homogeneity in the gap, the pole pieces have a conical part that thickens the magnetic flux and a part with a uniform flux density E (].

Однако для каждой конкретной конструкции электромагнита, чтобы подобрать оптимальную форму, обеспечивающую равномерную плотность потока, необходимо изготавливать несколько пар полюсных наконечников, различающихся по форме, и из них выбрать оптимальную. Этот процесс является трудоемким и дорогостоящим.However, for each specific design of an electromagnet, in order to choose the optimal shape that ensures a uniform flux density, it is necessary to produce several pairs of pole pieces that differ in shape, and select the optimal one from them. This process is time consuming and costly.

22

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электромагнит, содержащий катушки нама1— ничивания, магнитопровод, полюса, ‘ образующие рабочий зазор полюсныеThe closest technical solution to the invention is an electromagnet, containing namachivaniya coils, magnetic core, poles, полю forming a working gap pole

⁵ наконечники, имеющие плоскую лицевую поверхность и криволинейную боковую поверхность, описываемую уравнением ⁵ tips with a flat front surface and a curved side surface described by the equation

10 г10 g

1 ! . где Ζ - координата вдоль оси наконечников относительно центральной плоскости зазора, х - координатаone ! . where Ζ is the coordinate along the axis of the tips relative to the central plane of the gap, x is the coordinate

’⁵ вдоль центральной плоскости зазора относительно точки сопряжения плоской лицевой и криволинейной боковой поверхностей, Х_о - координата точки сопряжения, ύ₀ и <1 - расчетная и экспериментальная полуширина зазора соответственно, К=(1у(1_й [2].' ⁵ along the central plane of the gap relative to the junction point of the flat front and curved side surfaces, X _o is the coordinate of the junction point, ₀ and <1 are the calculated and experimental half-width of the gap, respectively, K = (1y (1 _st [2].

Это теоретическое уравнение боковой поверхности описывает формуThis theoretical side surface equation describes the shape

3 913 91

3-С0П51 без учета свойств магнитно- ; го материала при конечном отношении диаметр-зазор, а поэтому на практике оно нуждается в уточнении. Это проводится путем сложных измерений распределения индукции по криволинейной боковой поверхности наконечника в зависимости от величины зазора. Ширина зазора подбирается такой, чтобы распределение индукции по боковой поверхности было возможно более однородным. Кроме сложности измерений, недостатком электромагнитов с такими полюсными наконечниками является еще то, что однородность поля в за'зоре при его величине выше намагниченности насыщения магнитного материала ухудшается и, чтобы ее повысить, необходимо либо увеличить размеры электромагнита, либо повышать величину намагниченности насыщения магнитного материала, что связано с большими затратами.3-С0П51 without taking into account magnetic properties; of the material with a finite diameter – gap ratio, and therefore, in practice, it needs to be refined. This is done by sophisticated measurements of the distribution of induction along the curved side surface of the tip, depending on the size of the gap. The width of the gap is chosen so that the distribution of induction on the side surface is as uniform as possible. In addition to the complexity of the measurements, the lack of electromagnets with such pole tips is that the field uniformity in the gap when its value is higher than the saturation magnetization of the magnetic material deteriorates and, in order to increase it, you must either increase the size of the electromagnet, which is costly.

Целью изобретения является повышение однородности поля в зазоре при напряженности выше намагниченности насыщения магнитного материала и уменьшение размеров электромагнита.The aim of the invention is to improve the uniformity of the field in the gap when the voltage is higher than the saturation magnetization of the magnetic material and reducing the size of the electromagnet.

Поставленная цель достигается тем, что в указанном электромагните криволинейная боковая поверхность полюсных ^наконечников сопряжена под углом 1-2° с плоской лицевой поверхностью, а отношение диаметра плоской лицевой поверхности к ширине зазора 3-8.This goal is achieved by the fact that in the specified electromagnet the curvilinear lateral surface of the pole ^ tips is conjugated at an angle of 1-2 ° with a flat front surface, and the ratio of the diameter of the flat front surface to the width of the gap is 3-8.

На фиг.1 изображен описываемый электромагнит; на фиг.2 - пара полюсных наконечников и часть области зазора электромагнита.Figure 1 shows the described electromagnet; figure 2 - a pair of pole pieces and part of the gap of the electromagnet.

Электромагнит состоит из магнитопровода 1, катушек намагничивания 2, полюсов 3 и полюсных наконечников 4, образующих зазор 5. Полюсные наконечники 4 имеют плоскую лицевую поверхность 6, сопрягающуюся в точке 7 с криволинейной боковой поверхностью 8, переходящей затем в коническую поверхность 9.The electromagnet consists of a magnetic core 1, magnetization coils 2, poles 3 and pole pieces 4, forming a gap 5. Pole tips 4 have a flat front surface 6, mating at point 7 with a curvilinear side surface 8, which then passes into a conical surface 9.

Физические предпосылки, из которых следуют приведенные выше соотношения, состоят в том, что ранее не учитывался тот факт, что полюсные наконечники содержат плоскую лицевую поверхность, сопрягаемую в некоторой ‘точке с криволинейной боковой поверхностью. Рггнее этот угол сопряжения стремились свести к минимуму, т.п; как в точке сопряжения лицевой и бо3461 4The physical prerequisites from which the above ratios follow are that the fact that the pole pieces contain a flat front surface mating at some ‘point with a curvilinear lateral surface was not taken into account. This angle of conjugation was sought to be minimized, etc; both at the point of pairing the front and face 3461 4

ковой поверхностей происходит локальная концентрация,индукции. В данном же случае эта концентрация индукции используется для компенсации ради5 ального спада поля в центральной плоскости зазора, т.е. для повышения однородности поля без увеличения размеров электромагнита. Для осуществления этого необходимо выполнить приве10 денные выше соотношения размеров полюсных наконечников и ширины зазора. Если угол сопряжения меньше 1^Ь , то компенсация неоднородности происходить не будет, а если угол больше 15 2“, то будет перекомпенсация. Соотношения размеров наконечников и зазора приведены не случайно, так как только при таких размерах можно использовать влияние концентрации ин20 дукции на распределение поля в центральной плоскости зазора.local surface concentration occurs, induction. In this case, this concentration of induction is used to compensate for the radially low field decay in the central plane of the gap, i.e. to increase field uniformity without increasing the size of the electromagnet. To accomplish this, it is necessary to perform the above ratio of the sizes of the pole pieces and the width of the gap. If the angle of conjugation is less than 1 ^b , then inhomogeneity compensation will not occur, and if the angle is greater than 15 2 “, then there will be overcompensation. The ratios of the sizes of the tips and the gap are not given randomly, since only with such dimensions can the influence of the concentration of induction be used on the field distribution in the central plane of the gap.

После того, как форма наконечников рассчитана и изготовлены полюсные наконечники, они устанавливают25 ,ся на электромагнит, а величина зазора затем подбирается из условия максимальной однородности поля в центральной плоскости зазора в зависимости от величины индукции.After the shape of the tips has been calculated and pole tips have been made, they are set25 on the electromagnet, and the gap is then selected from the condition of maximum field homogeneity in the central plane of the gap, depending on the magnitude of the induction.

30thirty

Claims

Claim

An electromagnet containing magnetization coils ₃₅ , a magnetic core, poles, pole lugs that form a working gap, which have a flat tip. front surface · and curved side surface, described by equation 40

45

where Ζ is the coordinate along the axis of the tips relative to the central plane of the gap, x is the coordinate along the central plane of the gap relative to the junction point of the flat front and curvilinear side surfaces., h _h is the coordinate of the junction point, <1 _O and , K = ά / ά ₀ , characterized in that, in order to ⁵⁵ increase the field homogeneity in the gap when the voltage is higher than the saturation magnetization of the magnetic material and reduce the size of the electro 50

five

the magnet, the curvilinear side surface of the pole pieces is mated at an angle of 1-2 * with a flat front surface, and the ratio of the diameter of the flat front surface to the width of the gap is 3-8.