Электромагнитное устройство для создания сильных тороидальных магнитных полей

Электромагнитное устройство для создания сильных тороидальных магнитных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВТОРСКОММ СВИДНЕЛЬСтВУ (i i1 503379

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.07.73 (21) 1948777/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 27.04.76 (51) М. Кл.а Н 05Н 1/02

Государственный комитет

Совета Минис|ров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 533.9(088 8) (72) Авторы изобретения

Д. Д. Паникратов и Е. И. Федоткин

Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ

СИЛЬНЫХ ТОРОИДАЛЬНЪ|Х МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение может найти применение при проведении различных физических экспериментов в сильных магнитных полях, например, для удержания и сжатия плазменного шнура тороидальной формы и т. д.

Известна установка для проведения экспериментов с высокотемпературной плазмой типа «Токама» (Т-З), содержащая устройство для создания сильных тороидальных магнитных полей, состоящее из тороидального контура, обтекаемого рабочим током, и источника питания.

В этом устройстве контур, обтекаемый рабочим током, представляет собой тороидальную катушку, которая при полях равных

50000 3 должна выдерживать механические напряжения до 100 кг/см. Опа питается от внешних источников тока, батареи конденсаторов или импульсного генератора.

Известное устройство имеет следующие недостатки: значительное усложнение конструкции катушки, вызванное большими магнитными давлениями, возникающими в сильных магнитных полях; ограничение максимального значения поля прочностью конструкции катушки; большие потери мощности внутри источников питания и в подводящих шинах.

Целью изобретения является придание механической прочности конструкции при создании устойчивого магнитного поля свыше

30000 3.

Зто достигается тем, что в предлагаемом устройстве контур рабочего тока выполнен в виде тороидального тела, состоящего из неподвижной и вращающейся частей, разделенных цилиндрическим рабочим зазором заполненным жидкометаллическим наполнителем, а для создания тока возбуждения, в районе рабочих зазоров, установлены диэлектрические пластинки под углом к главному радиусу тороида.

В целях создания электрического контакта между частями рабочего тороида и выравнивания давлений внутренняя полость заполнена жидкометаллическим наполнителем (на15 пример, ртутью или сплавом Na — К).

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства в разрезе с частичным вырезом рабочего контура.

Устройство состоит из статора 1 и ротора

20 2, связанных через шариковые подшипники 3.

В статоре установлена неподвижная часть рабочего контура 4, а в роторе — его подвижная часть 5. Вауумная камера 6 с рабочим магнитным потоком Ф„отделена от рабочих.

25 зазоров 7 стенкой кольцевой трубы 8, которая укреплена на неподвижной части рабочего торопда. По окружности цилиндрических рабочих зазоров, под углом я к главному радиусу установлены диэлектрические пластинки

30 9. Они устанавливаются перед заливкой рабочего тороида медью и остаются в нем, На

503379

15

3 переферии ротора установлен ленточный маховик (супермаховик), который выполняет роль ротора асинхронного короткозамкнутого электродвигателя. В центрах рабочих зазоров установлены пусковые торы 10. Вся внутренняя полость машины заполнена жидкометаллическим наполнителем; все детали могут быть выполнены из диамагнитного материала, так как она рассчитана на создание магнитных полей с индукцией выше 3 тл (30000 Э).

Устройство включает также сетевую обмотку 11 асинхронного электродвигателя, стержни 12 беличьей клетки ротора электродвигателя и статор 13 электродвигателя.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После разгона ротора до необходимого значения угловой скорости через пусковые торы

10 производится разряд конденсаторной батареи 14. Появившийся в них пусковой ток >и служит причиной появления пускового магнитного потока Ф, При вращении подвижной части рабочего тороида в пусковом магнитном потоке, в ней индуктируется э.д.с. Ер, которая и служит причиной возникновения рабочего тока 1р. Рабочий магнитный поток Фр является магнитным потоком рабочего тока и создается в тороидальной вакуумной камере б. Вектор плотности тока, проходящего через каналы между диэлектрическими пластинками, можно разложить на две составляющих, одна из которых, направленная по касательной к окружности рабочего зазора, будет являться вектором плотности тока возбуждения. Им создается и поддерживается магнитный поток возбуждения после исчезновения пускового магнитного потока. Таким образом, в предлагаемом устройстве весь рабочий ток принима4 ет участие в создании рабочего магнитного потока. Примерно 50 /О энергии в существующих устройствах теряется внутри импульсного униполярного генератора, в конденсаторной батарее 14 и токоподводящих шинах.

В предлагаемом устройстве эти потери исключены, так как рабочий ток целиком заключен в контуре, создающем рабочий магнитный поток Фр. С целью повышения экономичности внешняя вращающаяся часть рабочего контура используется как генератор рабочего тока. Конденсаторная батарея в данном устройстве используется лишь только для запуска (для создания пускового магнитного потока), поэтому мощность ее по отношению рабочей мощности устройства невелика.

Формула изобретения

1. Электромагнитное устройство для создания сильных тороидальных магнитных полей, содержащее тороидальный рабочий контур, снабженный кольцевой трубой, пусковые конденсаторные батареи, источник питания асинхронного двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью придания механической прочности конструкций катушки, рабочий контур выполнен в виде тороидального тела, разделен на две части цилиндрическим рабочим зазором и встроен в асинхронный двигатель так, что его внешняя часть закреплена на вращающемся роторе, а внутренняя на неподвижном статоре, причем указанный зазор заполнен жидкометаллическим наполнителем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью создания пускового магнитного потока, в рабочем зазоре установлены пусковые торы.

503379

Составитель И. Воронин

Техред А. Камышникова Корректор А. Галахова

Редактор И. Шубина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 901/14 Изд. № 1137 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 475