Устройство для создания однородного магнитного поля

,ф 01 Б 33/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ПИСАН Я АВТОРСН.86. Бюл, Р 3 енский полите замкнутыхеличение облабътва(71) Фрун ститут (72) И, М (53) 621, (56) Штам ческий ин со- о о поля троиств Гр держи ст 17.44(0ергер Глабых ческого т а, обрат нитный э тройство длых магнитнка", 1972,Об- ло озданияолей. Но постоск,ку катушлектричкерамик с о апримердля пров и ектротех.ИЯ ОДНОРОД щем у параывают лоида враш аким шаго в каждом о ое 7 ло витков ь по зако ы у и соп изменял /(Р + 22 магнитных оваться для трологичвс где Пединицупараметра, в котоампер-витрдинатнаяетрии пар ч спои и н ны слоя; р болы орки, аттессследовани ал ара й о ическоих электкихапер магнито е в обл ина уры а так иностроения ичи ввка л озни ось, яболы,родных магластях прообходимость создани нитных полей в боль и 2 ника. М (54) УС НОГО МА (57) Из измерен К, Теорическая "Мир", 1964. с. Ройство для создА НИТНОГО ПОЛЯ бретение касается й и может и льз ЗОБР ЕЛЬСТВ странства. Ц ся повышение магнитного п стях простра ема однородн лью изобретения я синусоидальн ка, трансформ токопровод 3,ушку 512591 Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для проверки, аттестаций и метрологических исследований магнитометрической апертуры являющейся основной частью образцовых средств измерений, а также в тех об" ластях электромашиностроения, где возникает необходимость создания однородных магнитных полей в больших 10 областях пространства.Цель изобретения - повышение степени однородности магнитного поля в полузамкнутых областях пространства и увеличение объема однородного 15 поля.На чертеже показана принципиальная схема устройства для создания однородного магнитного паля.Устройство содержит источник 1 си нусоидального гармонического тока, от которого ток 1 подходит к трансформатору 2 тока, предназначенному для увеличения тока и имеющему, на выходе выпрямитель (не показан), если требу-ется постоянное во времени однородное магнитное поле. От трансформатора 2 тока ток течет по прямому и обратному проводам 3, которые, с целью взаимной компенсации создаваемого их токами магнитного поля, располагают вблизи один другого и помещают в ферромагнитный экран 4, Обмотку катушки 5 располагают на диэлектрическом полом каркасе,выполненном, например, З 5 из керамики и имеющем форму параболо" ида.вращения с выемками для провода 6, который наматывают с таким шагом, чтобы витки в каждом слое 7 изменялись по закону 40 где и, = сопз 1 -СОО 5 1Рг(г,) 0 го переменной число витков на единицу ширины слоя; ток в проводе; фокальный параметр параболы;координата, в которой определяется величина амнер-витков в каждом слое, ког - да начало цилиндрических координат находится в вершине 97 2параболы, а координатная ось Ог явля-,ется осью симметриипараболы.Начало и конец обмотки стараются расположить рядом, а число токовых слоев сделать четным. При больших токах провод выбирают полым и пропускают для его охлаждения воду.Устройство работает следующим образом.Синусоидальный ток от источника 1 синусоидального гармонического тока через трансформатор 2 тока по проводам 3 подводится к катушке 5. При протекании тока по катушке 5 в ее внутреннем пространстве создается однородное магнитное поле, степень однородности которого достигается тем, что отдельные слои 7 осесиммет,ричной полой многослойной катушки имеют форму параболоидов вращения, а ампер-витки изменяются вдоль каждого из токовых слоев по закону (1),Действительно,.пусть форма поверхности однослойной осесимметричной катушки совпадает с поверхностью, образованной в результате вращения параболы г, = 2 р г вокруг оси симметрии Ог , Катушка образована путем непрерывной сплошной намотки круговых витков диаметром л , равным толщине токового слоя. Постоянный ток в кольце шириной 3 г, можно записать как 31 = 1, п(г,) 4 2, где и - число витков на единицу ширины слоя, 1 ток в проводе, п(г ) = п, 0 г4 Х; г и г 0 - цилиндричесикие координаты точки, принадлежащей токовому слою.Если пренебречь влиянием изменения тока по толщине слоя на магнитное поле, ло,ток кольца вызовет магнитную индукцию в любой точке г оси симметрии, равную+В (о,Е) = 2 при (1.п)(г, ) Переход от (3) к (4) возможен и,при конечном значении 0, когда фокальный параметр р очень мал, т.е.О Г = сопзт,РЗначение магнитной индукции.наоси симметрии не зависит от координаты г, когда катушка имеет бесконечную протяженность в направленииположительной полуоси г, В случаереальной катушки конечной длины 1в области г 4 1 будет также выполнять"З 0ся условие (3), При этом погрешность,вносимая конечной длиной катушки,легко определяется по формуле (3). На оси симметрии вектор магнитной 5 индукции имеет только одну осевую составляющую В = Вг, а радиальная составляющая В = О, Значения составляющих Вг и В в любой точке наблЮдения внутри рассматриваемой об ласти можно найти с помощью интегральных выражений 1В (гр = - Г(г+г БпФ)3 Ф ) (5) 45 о-1 ( ( 3 ГВ(гх) = -х - ЙАг 2 огДг х где Г (г,о ) = В(то )Так как В, ( г,о) . = сопз 1 на всей оси симметрии, то из (5) н (6) следует, что во всем внутреннем пространстве рассматриваемой области В,(р) = О, В (,г) = В,(г, г ) = В, (г.о):сОПБ 1 (7) 4Магнитная индукция в воздушном пространстве внутри катушки налравл т на во всех точках параллельно оси симметрии катушки, т.е. вдоль оси г,Для увеличения интенсивности магнитного поля внутри области следует увеличить число токовых слоев с одинаковым направлением протекания, тока (согласное включение слоев) и сохранением формы каждого слоя. В этом случае магнитная индукция имеет вид В(г,г) = р,п,1 1 = сопБ 1; (1. п)(8) где 3 - число токовых слоев.По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет образовать области с высокой степенью однородностимагнитного поля, так как для предложенной формы катушки известен точный закон распределения ампер- витков, при котором магнитное поле становится однородным. формула изобретения Устройство для создания однородного магнитного поля, содержащее соединенную с генератором осесимметричиую полую многослойную катушку с намотанными на диэлектрический каркас однонаправленными круговыми витками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени одно-: родности магнитного поля в полузамкО нутых областях пространства каждый слой катушки выполнен по форме параболоида вращения, число витков н которого изменяется вдоль каждого из слоев по закону где и = сопБ 1 - число витков на единицу ширины слоя;- фокальный параметрпараболы 1о - координата, в которой определяется величина ампер-витковв каждом слое, когданачало цилиндрических координат находится в вершине лараболы, а координатнаяось Ого является осьюсимметрии параболы.