RU30056U1 - Конструкция электромагнита бетатрона с размагничиванием магнитопровода - Google Patents

Description

1 2 КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА БЕТАТРОНА С РАЗМАГНИЧИВАНИЕМ МАГНИТОНРОВОДА Полезная модель относится к области ускорительной техники и предназначена для генерации электронных пучков с большой энергией для последующего использования энергии ускоренных электронов для целей дефектоскопии, лечения онкологических заболеваний и т.д. Наиболее близка к полезной модели конструкция электромагнита бетатрона с размагничиванием магнитопровода (БРМ) Фурман Э.Г. Магнитная система индукционного ускорителя. Авт. Свидетельство № 524477, 1975., содержащая магнитопровод, состоящий из двух половин, обмотки возбуждения и компенсационную обмотку. Недостатками такой конструкции электромагнита являются: Магнитопровод состоит из отдельных частей: обратного магнитопровода, полюсов и сшюпшого центрального сердечника, в которых из-за радиального расположения пластин ферромагнитного материала разной ширины по радиусу отсутствует механическая гфочность в радиальном направлении. Имеется большое количество стыкуемых поверхностей между обратным магннггопроводом, полюсами и центральным сердечником, коэффициенты заполнения ферромагнитным материалом которых зависят ра- |t Г диуса. Так как центральный сердечник и верхний полюс магнитопровода не образуют монолитную конструкцию, то трудно сделать минимальный зазор на их стыке. Этот зазор получается неконтролируемым, что может привести, в некоторых случаях, к увеличению тока размагничивания в 1. раза и соответственно приведет к увеличению массогабаритных параметров схемного узла (фосселя и низковольтного источника питания постоянного тока) системы питания БРМ, который формирует этот ток. МКП Н05Н 5/00 3

Это также приводит к увеличению сечения провода обмотки, по которой будет протекать ток размагничивания, что ограничивает частоту следования циклов ускорения. Конструкция электромагнита БРМ работает при высокой индукции магнитного поля в ферромагнитном материале и возникают значительные механические усилия на стыках частей магнитопровода, которые наряду с эффектами магнитострикции в ферромагнитном материале создают механические колебания, сопровождающиеся звуком и частотой кратной частоте циклов ускорения БРМ и более высокими гармониками, что приводит к высокому уровню шума, ограничивающему использование БРМ, особенно в медицинских целях. Задачей полезной модели является обеспечение высокой азимутальной однородности магнитного поля в межпо.пюсном пространстве, повышение механической прочности конструкции электромагнита, повышение частоты следования циклов ускорения и снижение уровня шума при работе бетатрона с размагничиванием магнитопровода. Поставленная задача достигается тем, что в конструкции электромагнита бетатрона с размагничиванием магнигопровода, содержашая магнитопровод, состояшрнй из двух половин, обмотки возбуждения и компенсационную обмотку, согласно полезной модели каждая половина магнитопровода конструкции электромагнита выполнена из двух пакетов, набранных из П-образных и прямоугольных пластин до толщины равной внешнему диаметру полюсов деленному на л/2, вложенных друг в друга, а с внешнего диаметра магнитопровода установлены немагнитные клинья, причем компенсационная обмотка выполнена из двух частей, которые, как и обмотки возбуждения, уложены в кольцевые пазы двух половин магнитопровода и залиты теплопроводяпщм компаундом, образуя монолитную конструкцию с половинами магнитопровода.

Магнитопровод конструкции электромагнита БРМ собирается из двух пакетов П-образных пластин типоразмера 1 и типоразмера 2 (фиг.1), которые вставляются друг в друга и дополнительно шихтуется в радиальном направлении прямоугольными пластинами 3 (фиг.2), причем с внешнего диаметра обратного магнитопровода вставляются немагнитные клинья 4. В кольцевых пазах магнитопровода уложены обмотки возбуждения 5 и компенсационные обмотки 6 (фиг.З). На фиг.З пунктиром показано положение вакуумной ускорительной камеры в межполюсном пространстве.

Дополнительно на фиг. 1-3 указано: RO - радиус равновесной орбиты; RI - внутренний радиус полюсов; R2 - внешний радиус полюсов; А л/2 /, - толшлна набора пакетов П-образных пластин типоразмеров I и

Л - глубина паза пакета П-образных пластин типоразмера 2;

Н - высота половины магнитопровода.

Радиальная жесткость системы обеспечивается за счет того, что пакеты П-образных пластин типоразмеров 1 (с глубиной паза (H-Ai)) и 2 (с глубиной паза ДО вставлены по пазу друг в друга и образуют несущую конструкцию каждой половины конструкции электромагнита (фиг.1). Затем каждый квадрант I, II, Ш, IV (фиг. 2) конструкции дополнительно шихтуются прямоугольными пластинами 3, суммарная толщина которых зависит от внешнего радиуса no.inoca RI. Пакеты П-образных пластин типоразмеров 1 и 2 в центре образуют квадрат, диагональ которого равна 2 RI (внутренний диаметр полюсов). Отсюда следует, что толщина набора пакетов П-образных пластим типоразмеров 1 и 2 должна быть не менее

шихтовка наборов пакетов П-образных пластин типоразмеров 1 и 2 прямоугольными пластинами 3 обеспечивает радиальный ход пластин 1,2,3 в межполюсном пространстве, что обеспечивает высокую азимутальную однородность магнитного поля в межполюсном пространстве.

Если выполнить набор П-образных пластин типоразмеров 1 и 2

толщиной равной и больше, то часть пластин будет под углом к магнитным силовым линиям и, кроме этого на внешних радиусах межполюсного пространства будет находится линия стыковки пластин 1 и 2 расположенных под углом 90°, что нарушает симметрию системы относительно силовых линий магнитного поля в межполюсном зазоре. При изготовлении наборов П-образных пластин типоразмеров 1 и 2 толщиной

меньше л/2-Л, радиальная шихтовка прямоугольными пластинами 3

позволяет обеспечить в межполюсном пространстве и в центральном сердечнике ход силовых линий магнитного поля по направлению проката листов ферромагнитного материала. Немагнитные клинья 4, вставляемые с внешнего диаметра магнитопровода и сжимаемые радиально делят магнитопровод на требуемое число стоек с требуемыми углами между ними для размещения выводов, элементов вакуумной ускорительной камеры. Число клиньев может быть от трех и более, но сумма углов всех клиньев должна быть равна 360°.

Сжатые, замоноличенные пакеты пластин 1,2,3 образуют единую конструкцию, механически прочную в радиальном и осевом направлении, легко подающуюся токарной обработке с высокой точностью профиля межполюсного пространства и пазов для размещения обмоток возбуждения 5 и компенсационных обмоток 6 и других, если это необходимо. Обмотки возбуждения 5 и особенно компенсационные обмотки 6 имеют плохие условия охлаждения, и применяя их заливку в

iwi .

пазах теплопроводящими юолирующими компаундами легко решается вопрос отвода тепла на ферромагнитный материал конструкции электромагнита БРМ. При этом ограничиваются механические колебания конструкции электромагнита БРМ, вызванные электромагнитными силами и уменьшается интенсивность излучаемого в пространстве звука.

Таким образом, предлагаемая конструкция электромагнита БРМ позволяет обеспечить монолитную, механически прочную по всем осям конструкцию, которая имеет всего три типоразмера пластин, что упрощает технологию сборки, обработки. Обеспечивается высокая азимутальная однородность магнитного поля в межполюсном пространстве, снижен уровень звукового шума, так как имеется только один стыковочный зазор в плоскости радиуса равновесной орбиты.

Следует также отметить, что при сборке двух таких половин магнитопровода зазор в центре магнитопровода получается минимальным (менее 0,1 мм), что позволяет уменьшить сечение провода обмотки, по которой будет протекать ток размагничивания, и, соответственно, можно увеличить частоту следования циклов ускорения, при этом также уменьшаться массогабаритные параметры схемного узла (дросселя и низковольтного источника питания постоянного тока) системы питания БРМ, который формирует этот ток.

Claims (1)

1. Конструкция электромагнита бетатрона с размагничиванием магнитопровода, содержащая магнитопровод, состоящий из двух половин, обмотки возбуждения и компенсационную обмотку, отличающаяся тем, что каждая половина магнитопровода конструкции электромагнита выполнена из двух пакетов, набранных из П-образных и прямоугольных пластин до толщины, равной внешнему диаметру полюсов, деленному на √2, вложенных друг в друга, а с внешнего диаметра магнитопровода установлены немагнитные клинья, причем компенсационная обмотка выполнена из двух частей, которые, как и обмотки возбуждения, уложены в кольцевые пазы двух половин магнитопровода и залиты теплопроводящим компаундом, образуя монолитную конструкцию с половинами магнитопровода.