KR0147040B1 - 6pole electromagnet of accelerator - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사광 가속기에서 가속되는 각 전자의 운동량 차이에 따른 불안정성을 보정하는데 적합한 6극 전자석에 관한 것으로, 6극 전자석은 제한된 자극폭에 대해 균일하며, 충분한 자장 유효범위를 제공하도록, 코어의 자극을 이루는 돌출부와 말단부가 그의 중심에 소정의 반경을 갖는 중앙 원호부(72)와, 상기 말단부의 양측면에 상기 중앙 원호부(72)보다 작은 반경을 가진 제1및 제2원호부(71)및 (73)을 포함하며, 중앙을 통과하는 중심선(C₁)에 대해 수평한 제1평탄부(62)와, 상기 중심선 방향으로 소정 각도로 경사진 제1테이퍼부(63)를, 타측면이 상기 제평탄부(62)와는 평행하며, 상기 제1평탄부(62)보다 작은 길이를 가진 제2평탄부(64)와, 상기 제1테이퍼부(63)보다 더 큰 길이를 가진 제2테이퍼(65)부를 구비하고, 자석의 품질을 높이기 위해 코어를 이루는 철편의 화학적 성분이 제한된다.The present invention relates to a six-pole electromagnet suitable for correcting instability due to the difference in the momentum of each electron accelerated in a radiation accelerator, wherein the six-pole electromagnet is uniform for a limited magnetic pole width and provides sufficient magnetic field coverage. A central circular arc portion 72 having a predetermined radius at its center, a first circular arc portion 71 having a radius smaller than the central circular arc portion 72 on both sides of the distal end portion, and And a first flat portion 62 horizontal to the center line C ₁ passing through the center and a first taper portion 63 inclined at a predetermined angle in the direction of the center line. A second taper 64 parallel to the flat plate portion 62 and having a length smaller than that of the first flat portion 62, and a second taper having a length greater than that of the first taper portion 63. It has 65 parts and forms a core to improve the quality of the magnet. The chemical composition of the iron piece is limited.

Description

방사광 가속기용 6극 전자석6-pole electromagnet for radiation accelerator

제1도는 본 발명에 따른 방사광 가속기용 6극 전자석.1 is a six-pole electromagnet for the radiation accelerator according to the present invention.

제2도는 제1도의 방사광 가속기용 6극 전자석의 정면도.2 is a front view of the six-pole electromagnet for the radiation accelerator of FIG.

제3도는 본 발명에 따른 6극 전자석의 제1철심의 정면도.3 is a front view of the first iron core of the six-pole electromagnet according to the present invention.

제4도는 제3도의 B부분 확대도.4 is an enlarged view of a portion B of FIG.

제5도는 본 발명에 따른 6극 전자석의 히스테리시스 특성도.5 is a hysteresis characteristic diagram of a six-pole electromagnet according to the present invention.

제6도는 제2도의 A부분 확대 단면도.6 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10:코어 20:돌출부10: Core 20: Projection

30:제1코일 40:제2코일30: 1st coil 40: 2nd coil

71:제2원호부 72:제1원호부71: second arc part 72: first arc part

73:제3원호부73: Third arc

본 발명은 6극 전자석에 관한 것으로, 특히, 방사광 가속기에서 가속되는 각 전자의 운동량 차이에 따른 불안정성을 보정하는데 적합한 6극 전자석에 관한 것이다.The present invention relates to a six-pole electromagnet, and more particularly, to a six-pole electromagnet suitable for correcting the instability according to the difference in the momentum of each electron accelerated in the radiation accelerator.

전류에 의해 구동되어, 둘이상의 극상에 적절한 자장을 발생시키는 전자석은 자계를 이용하는 다양한 분야에서 폭넓게 이용되어 오고 있다. 이러한 전자석은 그 적용 분야에 따라 자석의 형상 및 세기가 결정되며, 전형적으로 여자 전류에 응답하여 균일한 자장을 제공하도록 설계되어 이용되고 있다.Electromagnets, which are driven by electric current and generate an appropriate magnetic field on two or more poles, have been widely used in various fields using magnetic fields. These electromagnets have a shape and strength determined by the application of the magnet, and are typically designed and used to provide a uniform magnetic field in response to an excitation current.

또한, 전자석은 한정된 길이의 공간에서 하전 입자의 운동량을 전자기적인 힘을 이용하여 증폭하는 입자 가속기에서 입자를 제어하는 가장 기본적인 장치로 이용되고 있다. 특히, 전자를 가속하여 회전시킴으로써 발생하는 폭넓은 방사광을 이용하는 방사광 가속기에는 다양한 형태의 전자석이 이용되고 있다.In addition, the electromagnet is used as the most basic device for controlling particles in a particle accelerator that amplifies the momentum of the charged particles by using electromagnetic force in a limited length of space. In particular, various types of electromagnets have been used for radiation light accelerators that use a wide range of radiation light generated by accelerating and rotating electrons.

방사광 가속기는 가속된 전자를 원운동시킴으로써 고강도, 고밀도의 광을 발생시켜, 이러한 광을 기초과학, 응용 과학 및 첨단 과학을 위한 실험에 이용될 수 있게 하기 위한 것으로, 전자를 가속하도록 다수의 전자석이 배열되는 선형 가속기(linear accelerator), 저장링(storage ring)을 포함한다.Radiation light accelerators generate high-intensity, high-density light by circularly moving the accelerated electrons, which can be used in experiments for basic science, applied science, and advanced science. It includes a linear accelerator arranged, a storage ring.

선형 가속기는 전자 발생 장치(electron gun)에서 전자를 생성하여 수백미터의 가속관에서 원하는 에너지까지 가속시키며, 가속된 전자를 둘레가 수백미터인 저장링에 보낸다. 저장링에서는 다수의 회전 대칭 소요(rotational symmetry element)를 포함하며, 하나의 대칭 요소를 셀(cell) 또는 래티스(lattice)라 한다.The linear accelerator generates electrons in an electron gun, accelerates them to hundreds of meters of acceleration tube to the desired energy, and sends the accelerated electrons to a storage ring of several hundred meters in circumference. The storage ring includes a number of rotational symmetry elements, and one symmetry element is called a cell or a lattice.

이것은 방사광 가속기는 위한 주기성 이론에 근거한 것으로, 각 래티스들은 각기 다수의 기본적 자석인 2극 및 4극 전자석이 주기적으로 배열된다. 저장링에서는 가속된 전자를 받아들여 전술하는 전자석에 의해 원운동을 시키게 되며, 이러한 원운동으로 인해 방사광이 발생된다. 한번 저장링에 투입된 전자는 수시간 회전하면서 방사광을 방출하게 된다.This is based on the periodicity theory for the radiation accelerator, where each lattice is periodically arranged with a number of basic magnets, two-pole and four-pole electromagnets. The storage ring receives the accelerated electrons and causes circular motion by the electromagnet described above, and the circular motion generates radiation. Once in the storage ring, the electrons rotate for several hours to emit radiant light.

방사광 가속기의 저장링에는 전술한 바와같이, 전자 비임이 저장링 내부에서 원운동을 하도록 전자 비임을 일정각도 휘게하는 다수의 2극 전자석과 각각의 2극 전자석으로부터 휘어진 전자 비임을 적절한 형태의 비임폭을 갖도록 집속(focussing)시켜 궤도상에서 이탈되지 않게 궤도 중심으로 유도하는 다수의 4극 전자석이 제공된다.As described above, the storage ring of the radiation accelerator has a plurality of dipole electromagnets that bend the electron beams at an angle so that the electron beams can be circularly moved inside the storage ring, and the electron beams bent from each dipole electromagnet are properly shaped. A plurality of four-pole electromagnets are provided that focus to have a leading to the center of the track so that it does not deviate from the track.

전술한 주기성의 원리에 의해, 방사광 가속기에 이용되는 개별 전자석의 크기를 보다 작게 만드는 것이 가능해졌다. 그러나, 전자석의 크기가 작아지므로써, 전자 비임을 원궤도상에 정밀하게 집속, 제어하기 위해서는 전술하는 2극 및 4극 전자석의 품질 및 가속기의 정렬(alignment)이 극히 정밀하게 요구된다. 그러나, 상당히 엄밀한 관리하에서도 전자석의 품질과 가속기의 정렬이 이상적으로 완벽하게 하기는 어렵다.The principle of periodicity described above makes it possible to make the size of the individual electromagnets used for the radiation accelerator smaller. However, as the size of the electromagnet becomes small, in order to precisely focus and control the electron beam on the circular orbit, the above-described quality of the two-pole and four-pole electromagnets and the alignment of the accelerator are extremely precisely required. However, even under fairly tight control, the quality of the electromagnets and the alignment of the accelerators are not ideally perfect.

이 때문에 가속기에는 기본 전자석의 품질과 가속기의 정렬이 완전하지 않음으로 발생하는 오차들을 보정하기 위한 자기 ㅂ정 요소(Magnetic correction Element)가 필요하게 된다. 이러한 자기 보정 요소 또는 가속기의 유연성을 증가시키기 위해서도 이용되며, 가속 장치의 운전 및 실험 조건을 최적화 하는데 중요한 수단인 중요 자석들의 광학적인 해석에 대한 부담을 경감해 줄 수 있게 된다.For this reason, the accelerator requires a magnetic correction element to correct errors caused by the basic electromagnet's quality and the accelerator's misalignment. It is also used to increase the flexibility of the self-calibrating element or accelerator, and it can reduce the burden on the optical analysis of the important magnets, which is an important means to optimize the operation and experimental conditions of the accelerator.

자기 보정 요소로는 일반적으로, 4극 전자석의 배열 오차, 2극 전자석의 수평면 오차 및 자장 적분의 편차를 보정하기 위해 2극 보정 자석과 다른 전자석이 있으며, 특히, 가속 장치의 동조(tune)을 변화시킬 경우, 4극 전자석의 랜덤 오차(4극 성분)를 보정하기 위해 4극 보정자석이 제공될 수 있으며, 가속되는 전자비임의 각 전자의 운동량 차이로 인한 불안정성에 의해 발생하는 색수차(chromaticity)의 자연치-230(△V/△P/P)를 거의 영으로 바꾸며, 계속 흐르는 전류의 영향을 보정하기 위해 6극 전자석이 제공될 수 있다. 또한, 수평-수직 커플링을 조절하기 위해 스큐(skew) 4극 전자석이 이용될 수 있다.Self-calibration elements generally include two-pole correction magnets and other electromagnets to compensate for misalignment of the four-pole electromagnets, horizontal plane errors of the two-pole electromagnets, and deviations of the magnetic field integration. When changed, a four-pole correction magnet can be provided to correct the random error (four-pole component) of the four-pole electromagnet, and chromaticity caused by instability due to the difference in the momentum of each electron in the accelerated electron beam. The natural value of -230 (ΔV / ΔP / P) is changed to almost zero, and a six-pole electromagnet may be provided to correct the effect of the continuous current. In addition, a skew quadrupole electromagnet can be used to adjust the horizontal-vertical coupling.

이러한 보정 요소로 이용된 종래의 전자석 특히, 6극 전자석들은 자석의 크기가 줆어듦에 따라 제한된 자극폭을 갖기 때문에 균일한 유효 자장범위가 협소하며, 특히, 예각을 갖는 자극의 양모서리 부분에서 작은 여자전류에 의해서도 자속이 집중되고, 포화되어 균일한 자장 범위는 극히 제한될 수 밖에 없었다. 또한, 에너지 손실 및 그에 따른 온도 상승등에 의해 균일한 자장의 분포 특성 및 자석 품질 변화등으로 인해 보정 자계가 정밀하게 제어될 수 없다는 문제가 있었다.Conventional electromagnets, especially six-pole electromagnets, used as such correction elements have a narrow magnetic field width, and thus have a narrow effective magnetic field range, especially in the acute edges of the acute poles. Magnetic flux is concentrated even by the excitation current, and the uniform magnetic field range is saturated. In addition, there is a problem that the corrected magnetic field cannot be precisely controlled due to the uniform distribution of magnetic field and the change in magnet quality due to energy loss and temperature rise.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 제한된 자극폭에 대해 충분하고 균일한 유효 자장 분포를 제공할 수 있으며, 에너지의 효율이 매우 양호한 6극 전자석을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a six-pole electromagnet capable of providing a sufficient and uniform effective field distribution for a limited magnetic pole width and having a very good energy efficiency.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자비임을 가속하여 원운동시킴으로써 방사광을 얻기위한 방사광 가속기의 저장링에 이용하기 위한 보정용 6극 전자석은, 본체부와, 본체부의 내측으로부터 동일중심을 향해 동출되는 6개의 돌출부를 포함하며, 각 돌출부의 말단부가 그의 중심에 소정의 반경을 갖는 중앙 원호부와, 말단부의 양측면에 상기 중앙 원호부보다 더 작은 반경을 가진 제1및 제2원호부를 포함하는 코어와;각 돌출부의 기단부로부터 상기 말단부를 향해 소정의 길이로 권취된 코일을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a six-pole electromagnet for correction for use in a storage ring of a radiation accelerator for obtaining radiation by accelerating and circularly moving an electron beam. A core comprising a central arc portion having a predetermined radius at its center, and first and second arc portions having a smaller radius than the central arc portion at both sides of the distal end; And a coil wound to a predetermined length from the proximal end of each protrusion toward the distal end.

6극 전자석은 또한, 본체부가 적절한 결합 수단에 의해 6각 형상으로 결합되고, 2개의 돌출부를 가진 3개의 철심을 포함하며, 각 돌출부는 그의 일측이 상기 중심을 통과하며 각 돌출부의 중앙을 통과하는 중심선에 대해 수평한 제1평탄부와, 중심선 방향으로 소정각도로 경사진 제1테이퍼부를 가지며, 타측면이 상기 평탄부와는 평행하며, 평탄부보다 작은 길이를 가진 제2평탄부와, 제1테이퍼부보다 더 큰 길이를 가진 제2테이퍼부를 가지며, 각 돌출부가 서로 이웃하는 측면이 동일한 형상을 가진다.The six-pole electromagnet also comprises three iron cores, the body of which is joined in a hexagonal shape by suitable coupling means, each projection having two projections, one side of which passes through the center and one of the projections through the center of the projection. A second flat portion having a first flat portion horizontal to the center line, a first taper portion inclined at a predetermined angle in a direction of the center line, the other side surface being parallel to the flat portion, and having a length smaller than the flat portion; It has a 2nd taper part which has a length larger than 1 taper part, and each protrusion has the same shape in the side which adjoins each other.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings of the present invention.

제1도는 본 발명에 따른 6극 전자석의 사시도로서, 6극 전자석(100)은 6각 형상의 코어(10)와, 상기 코어(10)에 권취되는 제1및 제2코일(30) 및 (40)을 포함한다. 코어(10)는 코어(10) 내측의 동일 중점을 향해 돌출되는 6개의 돌출부(20)를 가지며, 제1및 제2코일(30, 40)은 돌출부(20)의 기단로부터 각기 소정의 길이로 권취된다. 이러한 6극 전자석은 제2코일에 여자 전류가 공급되는 겨우, 6극 자장성분은, 4극 자장과는 동일한 자장의 중심을 가지며, 자장의 세기가 중심으로부터 거리의 제곱에 비례하게 된다. 6극 전자석(100)은 또한, 지지대(50)에 의해 방사광 가속기에 고정될 수 있다.1 is a perspective view of a six-pole electromagnet according to the present invention, wherein the six-pole electromagnet 100 has a hexagonal core 10, first and second coils 30 and (wound) wound on the core 10. 40). The core 10 has six protrusions 20 protruding toward the same midpoint inside the core 10, and the first and second coils 30 and 40 have a predetermined length from the proximal ends of the protrusions 20, respectively. It is wound up. In such a six-pole electromagnet, the excitation current is supplied to the second coil, the six-pole magnetic field component has the same center of magnetic field as the four-pole magnetic field, and the intensity of the magnetic field is proportional to the square of the distance from the center. The six-pole electromagnet 100 may also be fixed to the radiation accelerator by the support 50.

제2도는 제1도의 6극 전자석의 평면도로서, 코어(10)는 각기 2개의 돌출부를 가진, 제1, 제2및 제3철심(11), (12)및 (13)을 포함하며, 이들은 각기 적절한 결합 수단, 예를 들면, 볼트, 너트등에 의해 결합된다. 제1, 제2및 제3철심(11), (12) 및 (13)의 결합에 의해 코어(10)는 일측이 개방된 6각 형상을 이룬다. 코어(10)내측의 동일중점을 향해 돌출되는 6개의 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)에는 먼저, 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)의 기단부로부터 소정의 길이로 권취되는 제1코일(31), (32), (33), (34), (35) 및 (36)이 권취되며, 제1코일(31), (32), (33), (34), (35) 및 (36)의 외측에 제1코일보다 더 작은 길이로 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)의 기단부로부터 제2코일(41), (42), (43), (44), (45)및 (46)이 권취된다. 각 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)과, 각기 돌출부(21…26)상에 권취된 제1및 제2코일(31…36, 41…46)은 6개의 자극을 형성하며, 각 자극은 코어(10)내측의 동일 중점을 향해 10시 방향, 12시 방향, 2시 방향, 4시 방향, 6시 방향 및 8시 방향으로 배열된다.FIG. 2 is a plan view of the six-pole electromagnet of FIG. 1, in which the core 10 includes first, second and third iron cores 11, 12 and 13, each having two protrusions. Each is engaged by suitable coupling means, such as bolts, nuts, and the like. By combining the first, second and third iron cores 11, 12, and 13, the core 10 forms a hexagonal shape with one side open. The six protrusions 21, 22, 23, 24, 25, and 26, which project toward the same center point inside the core 10, are the protrusions 21, 22, First coils 31, 32, 33, 34, 35, and 36 wound to a predetermined length from the proximal ends of 23, 24, 25, and 26; It is wound, the protrusions 21, 22, 22 to a length smaller than the first coil on the outside of the first coils (31), (32), (33), (34), (35) and (36), The second coils 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are wound from the proximal ends of 23, 24, 25 and 26. Each of the protrusions 21, 22, 23, 24, 25, and 26, and the first and second coils 31, 36, 41 wound on the protrusions 21, 26, respectively. ... 46) form six magnetic poles, each of which is arranged in the 10 o'clock, 12 o'clock, 2 o'clock, 4 o'clock, 6 o'clock and 8 o'clock directions toward the same midpoint inside the core 10. .

제3도는 본발명에 따른 6극 전자석의 코일(10)을 이루는 제2철심(12)의 정면도로서, 제2철심(12)은 제1및 제3철심(11) 및 (13)과 동일한 형상을 가지며, 본체부 (61)와 돌출부(23) 및 (24)를 포함한다. 본체부(61)는 3개의 철심이 결합했을 때, 제2도에 도시된 바와 같은 그이 외측이 6각 형상을 이루도록 소정의 각을 갖는다. 돌출부(23) 및 (24)는 코어(10)의 동일 중심을 향해 배향될 수 있도록, 본체부(61) 내측으로 돌출되며, 돌출부(23)의 일측면은 코어의 동일 중점을 지니며 돌출부(23)를 통과하는 중심선(C₁)에 대해 평행한 제1평탄부(62)와 중심선(C₁)을 향해 소정의 각으로 경사진 제1테이퍼부(63)을 포함한다. 돌출부(23)의 타측면은 중심선(C₁)에 대해 평행하지만 제1평탄부(62)보다는 작은 길이를 가진 제2평탄부(64)와, 제1테이퍼부(63)보다 더 큰 길이를 가진 제2테이퍼부(65)를 가진다. 돌출부(24)는 돌출부(23)와 동일한 형상을 가지며, 각 돌출부(23), (24)의 이웃하는 측면은 동일한 형상을 갖도록 배열된다. 돌출부에 대한 이러한 배열은 나머지 돌출부(21), (22), (25) 및 (26)에 동일하게 적용된다.3 is a front view of the second iron core 12 constituting the coil 10 of the six-pole electromagnet according to the present invention, the second iron core 12 has the same shape as the first and third iron cores 11 and 13 It has a main body portion 61 and the protrusions (23) and (24). The main body portion 61 has a predetermined angle so that when the three iron cores are coupled, the outer side thereof forms a hexagonal shape as shown in FIG. 2. The protrusions 23 and 24 protrude into the body portion 61 so that they can be oriented toward the same center of the core 10, and one side of the protrusion 23 has the same midpoint of the core and the protrusions ( A first flat portion 62 parallel to the center line C ₁ passing through 23 and a first taper portion 63 inclined at a predetermined angle toward the center line C ₁ are included. The other side of the protrusion 23 is parallel to the center line C ₁ but has a length larger than the first flat portion 63 and the second flat portion 64 having a length smaller than that of the first flat portion 62. And a second taper portion 65 having excitation. The protrusions 24 have the same shape as the protrusions 23, and neighboring side surfaces of each of the protrusions 23 and 24 are arranged to have the same shape. This arrangement for the protrusions applies equally to the remaining protrusions 21, 22, 25 and 26.

돌출부의 측면이 이러한 형상을 갖는 것은 돌출부에 권취되는 제1및 제2코일에서 발생하는 자속을 코어내로 수렴하여 누설 자속을 최소화하기 위한 것으로 전술한 길이 및 경사 각은 실험치에 의해 바람직하게 결정될 수 있을 것이다.The side surface of the protrusion has such a shape to minimize the magnetic flux generated by converging the magnetic flux generated in the first and second coils wound on the protrusion into the core. will be.

제4도는 제3도의 B부분의 확대도로서, 돌출부(23)는 일측면에 제1평탄부(62)및 제1테이퍼부(63)가 제공되며, 타측면에는 제2평탄부(64)및 제2테이퍼부(65)가 제공된다. 또한, 돌출부(23)의 말단에는 중심선(C₁)상에 그의 중심을 갖는 소정의 반경을 가진 중앙 원호부(72)와, 중앙 원호부(72)와 양측면이 만나는 점에서 중안 원호부(72)의 소정의 반경보다 작은 동일 반경을 가진 제1및 제2원호부(71) 및 (73)가 제공된다. 중앙 원호부(72)와, 각 제1및 제2원호부(71) 및 (73)가 만나는 부위는 원호부의 돌출방향과는 반대로 라운드져 있다.4 is an enlarged view of a portion B of FIG. 3, wherein the protrusion 23 is provided with a first flat portion 62 and a first taper portion 63 on one side thereof, and a second flat portion 64 on the other side thereof. And a second taper portion 65. In addition, at the distal end of the projection 23, the central arc portion 72 at the point where the central arc portion 72 having a predetermined radius having its center on the center line C ₁ and the central arc portion 72 and both sides meet. The first and second circular arc portions 71 and 73 are provided with the same radius smaller than the predetermined radius of. The portion where the central arc portion 72 and the first and second arc portions 71 and 73 meet is rounded opposite to the projecting direction of the arc portion.

중앙 원호부(72)의 형상 및 크기는 본 기술분야에 잘 알려진 바와같이 각 자극에서 발생하는 자장이 균일하게 전술한 중심으로부터 거리의 제곱에 비례하도록, 로버트 제이.라리에 의한(1985년 9월 10일) Harmonic Analysis Error in Caculating Dipole, Quadrupole and Sextupole Magnets Using Poisson란 논문에 개시된 방법으로 결정될 수 있다.The shape and size of the central arc portion 72 is well known in the art by Robert J. Lari (September 1985) so that the magnetic field generated at each stimulus is uniformly proportional to the square of the distance from the aforementioned center. 10) Harmonic Analysis Error in Caculating Dipole, Quadrupole and Sextupole Magnets Using Poisson.

일반적으로 각을 가진 자극에서는 그러한 각을 가진점에서 자속의 집중이 되고 각을 가진 부분의 자성체가 포화되어 자속의 분포가 여자 전류의 세기에 따라 크게 변하게 된다.In general, in an angled magnetic pole, the magnetic flux is concentrated at such an angle, and the magnetic material in the angled portion is saturated, and the distribution of the magnetic flux varies greatly with the intensity of the excitation current.

또한, 이러한 자속집중에 의해 고정된 여자 전류에 따른 자장의 유효범위가 상당히 좁아지게 된다. 제4도에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3원호부(71) 및 (73)은 전술한 바와같이, 중앙 원호부(72)와 양측면이 이루는 예각 부분의 자속집중을 막고, 제한된 범위의 자극폭에 대해 균일 자장의 유효범위를 넓히기 위한 것으로 소정의 반경, 예를 들면, 5㎜을 가질 수 있으며, 자속이 큰 경우, 예를 들면, 여자 전류가 큰 경우, 많은 수의 코일에 감긴 경우, 이 반경을 바람직하게는 보다 커질 수 있다.In addition, due to the magnetic flux concentration, the effective range of the magnetic field due to the fixed excitation current is narrowed considerably. As shown in FIG. 4, the second and third circular arc portions 71 and 73, as described above, prevent the concentration of magnetic fluxes at the acute angles formed between the central circular arc portion 72 and both sides, and have a limited range. In order to widen the effective range of the uniform magnetic field with respect to the magnetic pole width, it may have a predetermined radius, for example, 5 mm, and the magnetic flux is large, for example, when the excitation current is large, the coil is wound around a large number of coils. This radius can preferably be made larger.

다시, 제3도를 참조하면, 제2철심(12)은 전술하는 형상으 다수의 철편을 적층할 수 있다. 이러한 철편은 절연 필름으로 피복된 무방향성 실리콘 강판으로, 코일에서 발생한 자력선을 모아 원하는 자장 분포를 이루도록 높은 투자율과 히스테리시스 손실을 최소화할 수 있도록, 바람직하게는 0.25% 이하의 규소, 0.42% 이하의 망간, 0.008% 이하의 황, 0008% 이하의 탄소, 0.030% 이하의 인 및 0.005% 이하의 질소를 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 3, the second iron core 12 may stack a plurality of iron pieces in the above-described shape. The iron piece is a non-oriented silicon steel sheet coated with an insulating film, so that high magnetic permeability and hysteresis loss can be minimized to collect magnetic force lines generated in the coil to achieve a desired magnetic field distribution. , Up to 0.008% sulfur, up to 0008% carbon, up to 0.030% phosphorus and up to 0.005% nitrogen.

제5도는 전술한 함량을 가진 철편을 적층하여 형성한 코어(10) 및 제1및 제2코일(30), (40)을 포함하는 전자석이 갖는 히스테리시스 곡선을 나타낸 것으로, 도면에서 알 수 있는 바와같이 높은 자속포화도를 가지며, 높은 응답도를 가짐을 알 수 있다. 또한, 에너지의 손실을 유발하는 철손(히스테리시스 손실)을 크게 감소시킬 수 있게 된다.FIG. 5 illustrates a hysteresis curve of an electromagnet including a core 10 formed by stacking iron pieces having the above-described contents, and first and second coils 30 and 40. As shown in FIG. It can be seen that it has a high magnetic flux saturation as well as a high response. In addition, it is possible to greatly reduce the iron loss (hysteresis loss) causing the loss of energy.

제2도를 다시 참조하면, 전술한 바와같이, 코어(10)는 제1, 제2및 제3 철심(11), (12), (13)을 적절한 결합 수단에 의해 결합하여 형성할 수 있으며, 코어(10)의 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)에는 제1코어 및 제2코어(31,41), (32,42), (33,43), (34,44),(35,45) 및 (36,46)이 권취되어 6개의 자극을 이룬다. 제6도는 제2도의 A부분의 확대 단면도로서, 제1및 제2코일(31…36) 및 (41…46)의 권취 형상을 도시한다.Referring again to FIG. 2, as described above, the core 10 may be formed by combining the first, second and third iron cores 11, 12, 13 with suitable coupling means. The protrusions 21, 22, 23, 24, 25, and 26 of the core 10 include first and second cores 31, 41, 32, 42, (33,43), (34,44), (35,45) and (36,46) are wound to form six stimuli. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2, showing the winding shapes of the first and second coils 31 ... 36 and 41 ... 46.

제1코일(30)은 절연물을 포함하여 2.2m 정사각 고형 구리 도전체(78)를 다수회, 예를 들면, 234회 권취시켜 형성한 것으로, 먼저, 소정의 권선수, 예를 들면, 158회를 갖는 제1회로와, 제1회로 다음에 권취되는 78회의 제2회로를 포함한다.The first coil 30 is formed by winding a 2.2 m square solid copper conductor 78 multiple times, for example, 234 times including an insulator. First, a predetermined number of turns, for example, 158 times And a first circuit having a circuit and 78 second circuits wound next to the first circuit.

제1회로와 제2회로는 각기 여자 전류가 공급될 수 있다.The first circuit and the second circuit may be supplied with an excitation current, respectively.

돌출부(21), (23), (24) 및 (26)에 권취된 제1코일(31), (33), (34), (36)의 제1회로에는 약 12.6(A)의 여자 전류를 제공하여, 0.0667(T)의 자장을 발생시켜 전자비임의 수직 보정을 위해 이용할 수 있다. 돌출부(22), (25)에 권취된 제1코일(32),(35)의 제1회로 및 돌출부(21), (23), (24), (26)에 조립되는 제1코일(31), (33), (34), (36)의 제2회로에 약 15.2(A)의 여자 전류를 제공하여 0.0667(Ⅰ)의 자장을 발생시켜 전자 비임의 수평 보정을 수행할 수 있다. 또한 돌출부(22),(25)에 조립되는 코일(32),(35)의 제2회로에는 약 16.7(A)의 전류를 제공하여 1(T/m2)의 자장을 발생시켜 스큐(skew) 4극 전자석의 역할을 수행할 수 있다.An excitation current of about 12.6 (A) is applied to the first circuits of the first coils 31, 33, 34, and 36 wound around the protrusions 21, 23, 24, and 26. By providing a magnetic field of 0.0667 (T) can be used for the vertical correction of the electron beam. First circuits of the first coils 32 and 35 wound around the protrusions 22 and 25 and the first coils 31 assembled to the protrusions 21, 23, 24, and 26. ), (33), (34), and (36) can be provided with an excitation current of about 15.2 (A) to generate a magnetic field of 0.0667 (I) to perform horizontal correction of the electron beam. In addition, the second circuit of the coils 32 and 35 assembled to the protrusions 22 and 25 provides a current of about 16.7 (A) to generate a magnetic field of 1 (T / m2) to skew. Can serve as a four-pole electromagnet

제1코일에는 필요한 각각의 자장을 만들기 위하여 소비되는 전류에 의해 온도의 상승이 발생하며, 이것으로 인해 코일의 전기 및 기계적인 성질이 변하여 자속의 균일도를 저하시키는 것을 방지하기 위해, 한변이 소정 길이, 예를 들면, 6.5(mm)를 가진 정방형 단면을 가지며, 단면 중심에 소정 직경, 예를 들면 3.5(mm)의 냉각수 유로(77)를 가진 구리도체(76)가 제공된다.In the first coil, the temperature rises due to the current consumed to make each required magnetic field, and this causes one side to have a predetermined length in order to prevent the coil's electrical and mechanical properties from changing to lower the uniformity of the magnetic flux. For example, a copper conductor 76 having a square cross section having 6.5 (mm) and having a cooling water flow passage 77 of a predetermined diameter, for example 3.5 (mm), is provided at the center of the cross section.

제1코일을 조립하는 경우, 0.001(Torr)를 유지하는 진공 탱크에서 에폭시(79)를 주입하여 경화시킨다. 이 때문에 양호한 절연과, 코일의 기하학적 원형이 보존될 수 있다.When assembling the first coil, the epoxy 79 is injected and cured in a vacuum tank holding 0.001 (Torr). Because of this, good insulation and the geometric shape of the coil can be preserved.

제2코일(45)은 제1코일(35)의 외측에 권취되는데, 각기 한변이 소정 길이, 예를들면, 6.5mm인 정방형 단면을 가지며, 단면 중심에 소정 직경, 예를 들면, 3.5mm의 냉각수 유로(74)를 가진 구리 도체(73)를 다수회, 예를 들면, 두겹, 13회를 감아서 형성시킨다. 이 경우, 사용하는 구리 도체(71)에는 다글라스(DAGLAS) 절연처리를 한다., 또한, 제2코일(35)의 성형시에 진공도0.001(TORR)를 유지하는 진공 탱크에서 에폭시(75)를 주입하여 성형시켰으며, 전술한 바와같이, 양호한 절연과, 기하학적 보존의 효과를 얻을 수 있다.The second coil 45 is wound on the outside of the first coil 35, and each side has a square cross section of a predetermined length, for example, 6.5 mm, and has a predetermined diameter, for example, 3.5 mm, at the center of the cross section. The copper conductor 73 having the cooling water flow path 74 is formed by winding a plurality of times, for example, two times and 13 times. In this case, the copper conductor 71 to be used is subjected to DAGLAS insulation treatment, and the epoxy 75 is applied in a vacuum tank which maintains a vacuum degree of 0.001 (TORR) at the time of forming the second coil 35. Injected and molded, as described above, good insulation and geometric preservation can be obtained.

전술한 바와 같이, 형성한 제2코일(41), (42), (43), (44), (45)및 (46)은 정상동작시 약 198(A)의 전류를 흐르게하여 최고 320(T/m2)의 제2미분형 자계를 발생시킬 수 있다.As described above, the formed second coils 41, 42, 43, 44, 45, and 46 allow a current of about 198 (A) to flow in normal operation up to 320 ( A second differential magnetic field of T / m2) can be generated.

또한, 온도 상승으로 인하여 코일의 전기 및 기계적 성질이 변화되고 자속의 균일도가 저하되지 않도록 하기 위해 냉각 유로를 통해 60(PSi)의 압력으로 냉각수를 제공할 수 있으며, 이 경우, 약 7.5(℃)의 온도 상승을 갖게된다.In addition, the cooling water may be provided at a pressure of 60 (PSi) through the cooling flow path so that the electrical and mechanical properties of the coil are not changed due to the temperature rise and the uniformity of the magnetic flux is not reduced. In this case, about 7.5 (° C) Will have a rise in temperature.

따라서, 본 발명의 6극 전자석은, 먼저, 제한된 자극폭에 대해 충분히 균일한 자장 유효 범위를 제공하고, 코어에서 발생하는 자속의 누설 및 에너지 손실을 극소화할 수 있어 보정 전자석으로 안정되고 유연성을 갖는 자장을 제공할 수 있으며, 다음 안정된 수평, 수직 보정, 스큐(skew) 4극 성분 및 6극 보정 성분을 동시에 갖기때문에 방사광 가속기 제작에 폭넓은 유연성을 제공할 수 있는 등의 커다란 효과가 있다.Therefore, the six-pole electromagnet of the present invention, first, provides a sufficiently uniform magnetic field effective range for a limited magnetic pole width, minimizes the leakage and energy loss of the magnetic flux generated in the core and is stable and flexible as a correction electromagnet. The magnetic field can be provided, and the next stable horizontal, vertical correction, skew quadrupole component, and six-pole correction component can be used simultaneously to provide a wide range of flexibility in the fabrication of the radiation accelerator.

본 발명의 비록 일실시예로서 설명되고 도시되었으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남이 없이도 다양한 변경 및 부가가 있을 수 있음을 알 수 있을 것이다.Although described and illustrated as an embodiment of the present invention, those skilled in the art will appreciate that various changes and additions can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (5)

다수의 철편으로 형성되는 코어(10)가 본체부(10)와, 상기 본체부(10)의 내측으로부터 동일중심을 향해 돌출되는 6개의 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)를 구비하는 방사광 가속기의 6극 전자석으로서, 상기 코어(10)는 각 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)의 말단부가 그의 중심에 소정의 반경을 갖는 중앙 원호부(72)와, 상기 말단부의 양측면에 상기 중앙 원호부(72)보다 더 작은 반경을 가진 제1및 제2원호부(71) 및 (73)를 갖도록 형성되며;상기 각 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)는 기단부로부터 상기 말단부를 향해 소정의 길이의 코일(31,41,32,42,33,43,34,44,35,45,36,46)이 권취된 방사광 가속기용 6극 전자석.The core 10 formed of a plurality of iron pieces has a main body 10 and six protrusions 21, 22, 23, 24 protruding from the inner side of the main body 10 toward the same center. ), (25) and (26), the six-pole electromagnet of the radiation accelerator, wherein the core (10) has respective protrusions (21), (22), (23), (24), (25) and (26). A central arc portion 72 having a predetermined radius at the center of the distal end thereof, and first and second arc portions 71 having a smaller radius than the central arc portion 72 on both sides of the distal end; 73, wherein the protrusions 21, 22, 23, 24, 25, and 26 each have a predetermined length of coils 31, 41, from the proximal end toward the distal end. 32, 42, 33, 43, 34, 44, 35, 45, 36, 46 is a six-pole electromagnet for radiation accelerators. 제1항에 있어서, 상기 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)는, 일측면이 상기 중심을 통과하며, 상기 각 돌출부(21), (22), (23), (24), (25) 및 (26)의 중앙을 통과하는 중심선(C₁)에 대해 수평한 제1평탄부(62)와, 상기 중심선 방향으로 소정 각도로 경사진 제1테이퍼부(63)를 가지며;타측면이 상기 제1평탄부(62)와는 평행하며, 상기 제1평탄부(62)보다 작은 길이를 가진 제2평탄부(64)와, 상기 제1테이퍼부(63)보다 더 큰 길이를 가진 제2테이퍼(65)부를 구비하는 방사광 가속기용 6극 전자석.The protrusions 21, 22, 23, 24, 25, and 26 of the protrusions 21, 22, 23, 25, and 26 each of the protrusions 21, ( 22), (23), (24), (25) and the first flat portion (62) horizontal with respect to the centerline (C ₁ ) passing through the center of (26), and inclined at a predetermined angle in the centerline direction. A second flat portion (64) having a first tapered portion (63); a second side surface parallel to the first flat portion (62) and having a length smaller than that of the first flat portion (62); 6. A six-pole electromagnet for radiation accelerators having a second taper portion (65) having a greater length than the taper portion (63). 제2항에 있어서, 상기 코일(31,41,32,42,33,43,34,44,35,45,36,46)은, 상기 돌출부(21,22,23,24,25,26)의 기단부로부터 말단부로 소정의 길이로 권취되는 제1코일(31,32,33,34,35,36)과, 상기 제1코일(31,32,33,34,35,36)과는 주첩되고 상기 소정의 길이보다 작은 길이로 권취되는 제2코일(41,42,43,44,45,46)을 포함하는 방사광 가속기용 6극 전자석.The method of claim 2, wherein the coils (31, 41, 32, 42, 33, 43, 34, 44, 35, 45, 36, 46), the protrusions (21, 22, 23, 24, 25, 26) The first coils (31,32,33,34,35,36) wound around a predetermined length from the proximal end to the distal end thereof, and the first coils (31,32,33,34,35,36). And a second coil (41, 42, 43, 44, 45, 46) wound to a length smaller than the predetermined length. 제3항에 있어서, 상기 제1코일(31,32,33,34,35,36)이 서로 다른 권선수를 가진 적어도 2개의 권선부를 가진 방사광 가속기용 6극 전자석.4. A six-pole electromagnet according to claim 3, wherein said first coil (31,32,33,34,35,36) has at least two windings with different number of turns. 제2항, 제3항 또는 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 철편은 0.25%, 이하의 규소, 0.42% 이하의 망간, 0.008% 이하의 황, 0.008% 이하의 탄소, 0.030% 이하의 인 및 0.005% 이하의 질소를 함유하는 방사광 가속기용 6극 전자석.The method of claim 2, 3 or 4, wherein the iron piece is 0.25%, silicon or less, 0.42% or less manganese, 0.008% or less sulfur, 0.008% or less carbon, 0.030% or less A six-pole electromagnet for radiation accelerators containing phosphorus and up to 0.005% nitrogen.