Электромагнит бетатрона с азимутальной вариацией управляющего поля

Ооаз ьоветских ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 28.02,82(71) Заяаитель Научно-исследовательский институт ядерной физики,электроники и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С. М, Кирова(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТ БЕТАТРОНА С АЗИМУТАЛЬНОЙ ВАРИАЦИЕЙ УПРАВЛЯЮЩЕГО ПОЛЯ1Изобретение относится к области ускорительной техники, а именно к электромагнитам бетатронов с азимутальной вариацией управляющего поля.Известны электромагниты бетатронов сазимутальной вариацией управляющего поля, содержащие обмотку возбуждения, ферромагнитный магнитопрсвод с набраннымииз ленточной электротехнической стали Собразными полюсами, выполненными за одно целое с магнитопроводом, и цилиндричес.кие центральные вкладьппи.Известные электромагниты не обеспечивают достаточно высоких фокусирующихсвойств управляющего поля,Электромагнит, согласно изобретению,отличается от известных тем, что С-образные элементы имеют прямоугольное поперечное сечение, меньшая сторона которогоравна радиусу центральных вкладышей, ирасположены так, что торцовая поверхностьодного из соседних элементов соприкасается с боковой поверхностью другого, при этомугол между ними в плане равен 90, а противоположные элементы соприкасаются одной стороной.Благодаря этому обеспечивается повышение величины фокусирующей силы управляющего поля без усложнения конструкции полюсов и технологии изготовления,2На фиг. 1 представлен предлагаемыйэлектромагнит, поперечное сечение (разрез А-А фиг. 2); на фиг, 2 - сечение Б-Б на фиг.1, вид в плане; на фиг. 3 - вариант испол.5 нения электромагнита.Электромагнит содержит С-образныеэлементы 1, набранные из ленточной элек.тротехннческой стали (обычно витые), расположенные так, что торцовая поверхность 10 2 каждого элемента 1 соприкасается с боковой поверхностью 3 соседнего элемента 1, вследствие чего С-образными элементами 1 в совокупности образуется не явно выраженная (не цилиндрическая) центральная 15 часть 4 полюсов 5 и 6 и гребни 7, причемодна боковая грань 8 является касательной к условной цилиндрической поверхности 9 центральной части 4, а вторая образует с этой поверхностью некоторый угол. С-об разные элементы имеют разрез по среднейплоскости 10 и профилированные поверхности 11, которыми образован межполюсный зазор 12, служащий для установки ускорительной камеры, Профили поверхнос тей 11 должны обеспечить заданное распределение по радиусу усредненного показателя поля и, В центральной части межполюсного зазора 12 установлены центральные вкладыши 13, обеспечивающие выполнение зо бетатронного соотношения ( 2: 1). Намаг 4979563ничивающие катушки 14 создают переменный во времени магнитный поток. Листы 15 ферромагнитного материала могут быть расположены либо вдоль (фиг. 3), либо поперек гребней 7 (фиг, 1 и 2, пунктирная линия). Расположение листов 15 поперек гребней 7 предпочтительнее по следующим причинам.Ширина каждого гребня рассчитывается из условия пропускания магнитного потока, необходимого для удержания электронов на заданном равновесном радиусе го, и полной загрузки стали по следующей формуле2 о го,- Я.,где Ьр - полуширина гребней;В, - средняя индукция магнитногополя на усредненном радиусе г,;У в чис гребней;В, - индукция насыщения материала полюса.оПоэтому при значениях (где г, -г,радиус условной цилиндрической поверхности) больше, чем 2 - 2,5, ширина гребней получается малой по отношению к длине. Для уменьшения веса и упрощения технологии изготовления С-образных элементов 1 ширину гребней 7 можно увеличить, но при этом между листами 15 стали на участке 16 гребней 7 между условным наружным радиусом полюса и радиусом условной цилиндрической поверхности 9 нужно поставить немагнитные прокладки 17, с помощью которых увеличивается протяженность магнитного поля в межполюсном зазоре 12 и равномерно загружается ферромагнитный материал. В то же время в центральной части 4 полюсов 5 и 6 немагнитные прокладки 17 устанавливать ецелесообраз, так как в этой части 4 необходима максимальная плотность магнитного потока. Р аспол ожение л истов 15 поперек гребней 7 позволяет при этом уменьшить ширину ярма обратного магннтопровода, что приводит к снижению веса электромагнита.Если листы 15 стали расположены вдоль гребней 7 (фиг. 3), то подобные немагнитные прокладки 17 могут, быть установлены и в теле гребней 7, но при этом С-образныс 4элементы 1 должнь 1 бь 1 ть изготовлены с переменной плотностью по их сдлине, что связано с определенными технологическими трудностями; либо количество С.образных 5 элементов 1 нужно удваивать, так как центральная часть 4 полюсов и собственно гребни 7 могут быть образованы различными С- образными элементами 1 и 1" (на фиг. 3 пунктирными линиями показано расположе ние в плане удвоенных С-образных эле.ментов 1 и Г).Угол между радиус-вектором 18 и касательной 19 к линии максимального значения напряженности поля( в данном случае 15 касательная 19 совпадает с самой линией,которая является геометрическим местом точек, равноудаленных от боковых граней 8) приближенно для 4-х гребней определя.ется из геометрических соображений следу. о ющим образом:"гр/1 о)т 1 = агсв(пДобавка вертикально-фокусирующей си.лы за счет угла т 1 составляет около 30/О при т 1 =20, 70 О/о при т = 30 и 200% при т 1 =45 от добавки вертикально-фокусирующей силы, обусловленной азимутальной вариацией управляющего поля, равной 1/2 /2 в случае радиальных гребней.30Формула изобретения Электромагнит бетатрона с азимутальной вариапией управляющего поля, содержащий возбуждающую обмотку, ферромагнитный магнитопровод с набранными из ленточной электротехнической стали С-образными элементами, выполненными за одно целое с магиитонроводом, и цилиндрические 40 централыные вкладыши, отл ича ющи йс я тем, что с целью повышения фокуаирующей силы управляющего поля, в нем С-образные элементы имеют прямоугольное поперечное сечение, меньшая сторона копоро.45 го равна радиусу центральных вкладышей,и расположены так, что торцовая поверх.ность одного из соседних элементов соприкасается с боковой поверхностью другого, при этом угол между ними в плане раве 90, а противоположные элементы соприкасаются одной стороной.497966 актор Н, Багиров Камышников корректор О. Тюрина Заказ 128 Тираж 855 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4Подписно горская типография Упрполиграфиздата Мособлисполко