Магнитопровод
Иллюстрации
Реферат
О П И C А Н И Е 262364
И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ, ;
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства Ко
Заявлено 22.Х1 1966 (№ 1090814/26-25) с присоединением заявки М
Приоритет
Опубликовано 14ЛХ.1967. Бюллетень М 19
Кл. 21g, 36
МПК И 05h
УДК 621.384.6 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете тйииистрав
СССР
Дата опубликования описания 7.XII.1967
Авторы изобретения
Л. М. Ананьев, В. И. Кудрявченко и В. Л. Чахлов
Томский политехнический институт
Заявитель
МАГ Н И ТО П РО ВОД
В существующих бетатронах полюсы магнитопровода делаются с равномерным коэффициентом заполнения сталью (полюсы, изготовленные из пластин стали, уложенных по эвольвенте), или возрастающим по радиусу (полюсы, изготовленные из радиально расположенных пластин стали различной длины).
Неравномерность загрузки стали полюса магнитным потоком велика. Средняя величина индукции в стали полюса значительно меньше, чем и дукция в центре его, поэтому сталь полюса используется нерационально. Для уменьшения веса полюсов радиус полюсного сердечника делают меньше радиуса профилированной поверхности полюса, т",ê назыгасмые полюсы с выступами.
Если в полюсах без выступов радиальная фазовая неоднородность мала, то в полюсах с выступами она значительно больше. Наличие большой радиальной фазовой неоднородности вызывает изменение показателя спадания управляющего магнитного поля в рабочем зазоре, что приводит к сокращению области фокусирующих сил в рабочем зазоре и снижению возможного числа ускоренных электронов.
Предлагаемый магнитопровод бетатрона отличается от известных тем, что пакеты выполнены в виде секторов с переменным коэффициентом заполнения сечения сталью таким образом, что в каждом из них образована полость для размещения хладагента. Коэффициент заполнения сечения сталью максимален в центральной части полюса, ограничен5 ной радиусом центральных вкладышей, и в наружном кольце полюса, ширина которого определена потоком рассеивания, а между этими ооластями определяется законом спадания управляющего магнитного поля. Это
10 позволяет уменьшить радиальную фазовую неоднородность в рабочем зазоре магнитопровода, уменьшить его вес и повысить эффективность охлаждения и компенсации сокращения радиуса равноьесной орбиты, 15 На фиг. 1 схематически показан магнитопровод бетатрона; на фиг. 2 — зависимость изменения коэффициента заполнения полюса сталью по радиусу; на фиг. 3 — схематически изображен сектор магпитопровода.
20 Полюсы магнитопровода выполнены без выступов, т. е. радиус полюсного сердечника равен радиусу профилированной поверхности полюса. Увеличение значения индукции в стали полюса в области под ускорительной ка25 мерой по сравненшо со значением индукции в центральной части полоса, которое необходимо для компенсации сокращения радиуса равновесной орбиты, вызываемого насыщением центральной части, обеспечивается тем, 30 что коэффициент заполнения сталью сечения
202364
rI =
В„r", +»
4 г (1 гт, тл — 2) 0,56 ооФв
-,. В„
В„. »", 1
41г(1 — n+ "," ) где „— индукция, принятая в стали полюса; заполняется сталью с максимальным коэффи-циентом заполнения данного сечения кольца, ограниченного радиусом r„è r>
Переменный коэффициент заполнения сечения полюса магнитопровода сталью довольно близок к требуемому и обеспечивает- 40 ся конструкция магнитопровода (фиг. 2), собранного из профилированных пластин стали различной длины. Магнитопровод собирается из секторов, Оорязовянных плястинями стали различной длины. Общее количество пластин сектора равно:
Лг = —" — 1, »ото где r„, — радиус центрального отверстия. 50
Каждая пластина сектора из первых
< с — — 1 штук имеет размеры, уменьшаю»отв щиеся на величину равную r„, одна относи/г rc тельно другой. Следующие
»ото »отв ) 3, полюса в - круге радиуса r, (фиг. 1) делают максимальйь1м, а,.цачр1ная с» уменьшается по закону
q г
»М 72 —. л (» — g»)2 — л) К . К(» )—
2 g2 (1 — и - ; g" 2) (2r — cI r) 5 r где K(r) — коэффициент заполнения сталью кольца полюса на радиусе r, шириной Л»;
", = ††отношен радиуса равновесной орби- 10
rc ты r, к радиусу центральных вкладышей r, К, — средний коэффициент заполнения центральной части полюса сталью в круге радиуса r; и — показатель скорости спадания магнитного поля по радиусу.
Через сечение полюса проходит не только магнитный поток, ограниченный профилированной частью полюсного наконечника, но и магнитный поток рассеяния, который равен:
Фр — 0,56 — Ф„, ro где бо — воздушный зазор на радиусе равновесной орбиты.
Для обеспечения прохождения потока рассеяния через сечение полюса периферийная часть полюса, начиная с радиуса, равного пластины имеют одинаковый размер равный (»„— r,), а остальные " 1 пласти»отв ны имеют размеры, уменьшающиеся на r», одна относительно другой.
На фиг. 2 пунктирная кривая показывает изменение коэффициента заполнения полюса сталью по радиусу для данной конструкции магпитопровода, Образовавшиеся в теле полюса отверстия увеличивают поверхность охлаждения и при принудительном охлаждении позволяют значительно повысить эффективность охлаждения.
Радиально-решетчатая структура и профи IHpoBaHI- поверхность полюса создают азимутальную модуляцию управляющего магнитного поля. Однако при большом количестве секторов, образующих магнитопровод, величина зазора между полюсами значительно больше воздушного зазора между пластинами соседних секторов. Поэтому глубина модуляции магнитного поля по азимуту оказызается пезна ительной и резко спадает по мере удаления от поверхности профилированной поверхности полюса так, что на расстоянии от поверхности полюса, примерно равном толщине степки ускорительной камеры, практически не ощущается.
Описанную конструкцию магнитопровода рекомендуется применять для малых бетатронов, например для переносных с энергией до 3 Л1эв., предназначенных для гамма-дефек. тоскопии.
Предмет изобретения
Магнитопровод с рабочим зазором, образованным профилированпыми поверхностями полюсов, выполненных из отдельных пластин, coGpaIIIII в пакеты, От.гичающийся тем, что, с целью с" игкения веса и улучшения охлажден;я магпитопровода, пакеты выполнены в виде секторов с переменным коэффициентом заполнения сечения сталью таким образом, что в каждом пз пих ооразована полость, служагцая для размещения хладагента; коэффициент заполнения сечения стялыО максимален в центральной части полюса, ограниченной радиусом, центральных вкладышей, и в нару кном кольце полюса, ширина которого определена потоком рассеивания, а между этими областями определяется законом спадания управляющего магнитного поля, 202364
Корректор О Б Т очииа
Рсдакгор П. И. Шлайн
Заказ 3834/19 Тирана 535 РIодиисиос
LIIIIIHITl I Комитета ио делам изобрете|и|и и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, ир, Серова, д. 4
Типография, пр. Саимиова, 2! !
Составитель Б, М, Попов
Текред А. А. Камышникова