常規(guī)磁鐵設計word版(編輯修改稿)
2025-07-11 09:02 本頁面
【文章內容簡介】 安匝數(shù) 、 硅鋼片 BH 線 數(shù)據(jù) 寫入possion 程序的輸入文件 ， 進行計算。 其中 possion 程序 的數(shù)值 計算 方法 為有限差分法 ，網(wǎng)格 劃分為三角形網(wǎng)格 。 將輸入 文件運行后， 查看磁鐵 中是否有磁感應強度超過飽和值，然后對磁感應強度進行分析， 確定 好場區(qū)范圍是否達到 80mm， 若 未達到， 則對極面進行 墊補 處理 ， 最后調整安匝數(shù)，使磁感應強度 為 設計中， 第一次計算 中 有部分 區(qū)域 磁場飽和，進行調整圓角的半徑大 ??； 之后好場區(qū)僅有 60mm 左右，經(jīng) 多次 調整，最終確定 安匝數(shù) 為 30002， 單根電線電 流 為 167A； 增加墊補 如圖 ，單個 墊補寬10mm，高 。 最后 計算結果 如圖所示 其中 紅色的線為磁感線。分析計算數(shù)據(jù)，調出磁間隙的磁感應強度 數(shù)據(jù) 如圖 如圖 可見， 在 51cm59cm 的 80mm 寬度內， 磁感應 強度 上下 波動不超過萬分之一 ， 滿足了好場區(qū)寬度的要求 。 對于外環(huán) 設計 與內環(huán)類似，鑒于減少工廠 設計 建造費用， 故直接采用 內環(huán) 的磁鐵尺寸，降低電流 達到外環(huán)磁感應強度參數(shù) 即可 。計算結果如圖 可見 基本達到設計要求。 除 安匝數(shù) 為 25310 外 ， 其他參數(shù) 與內環(huán)相同。 四 、四極磁鐵 工程 設計 據(jù) lattice 設計結果， 列出 內環(huán)散焦、聚焦磁鐵 ， 外環(huán)散焦、聚焦磁鐵 參數(shù) 如下表 表 三 四極 磁鐵 目標 參數(shù) 內環(huán)聚焦 磁鐵 聚焦常數(shù) KF 磁感應 強度 梯度 T/m 梯度 均勻度 ≤ 磁鐵長度 m 內環(huán) 散焦磁鐵 聚焦常數(shù) KD 磁感應 強度 梯度 T/m 梯度 均勻度 ≤ 磁鐵長度 m 外環(huán) 聚 焦磁鐵 聚焦常數(shù) 磁感應 強度 梯度 T/m 梯度 均勻度 ≤ 磁鐵長度 m 外環(huán) 散 焦磁鐵 聚焦常數(shù) 磁感應 強度 梯度 T/m 梯度 均勻度 ≤ 磁鐵長度 m 其中 ，磁感應強度梯度 為 聚焦常數(shù)與磁剛度的 乘積 ， 根據(jù)前文，磁剛度數(shù)值 為 ? ?0 3 5 0 0 3 5 0 0 1 . 0 2 2( 2 ) 1 1 . 6 7 6 4 T m2 9 9 . 7 9 2 4 5 8WWBc?? ??? ? ? ? 當 四極磁鐵極 頭 的橫截面 頂部 曲線 嚴格 滿足雙曲線時，磁鐵梯度也嚴格為常數(shù) ， 但與二極磁鐵 的 設計 類 似 ， 工程上 是無法 實現(xiàn) 嚴格的雙曲 線 的，故 在 保證一定精度下，采用 雙曲線和 直 線 結合 的 幾何 結 構。 首先 對安匝數(shù)進行計算，由磁路定理 求得 單個磁極的安匝數(shù) ? ?? 2/* 2GaHdlNI 其中 為 計算過程 中 的 修正系數(shù) 。 代入 數(shù)據(jù) 可得 安匝數(shù) NI =11000，同 二極磁鐵的設計過程， 利用此 公 式 計算出的安匝數(shù)還需要 進一步 的微調 才能 滿足設計要求。 設計線圈 結構為 6 層 10 排 共 60 匝 ， 單根 導線 電流約 為 180A。依然 采用前述 導線 。則 線圈橫截面尺寸即為 60mmX36mm。 接下來 結合線圈 尺寸設計 磁鐵幾何結構 。先 由 孔徑大小 50mm 確定四極鐵中心內接圓的大小 ，為 保證一定精度， 取內接圓 半徑為100mm。 雙曲線 斷開的位置 即 B 點 坐標 由 經(jīng)驗 公式 x=（ ~） a 來確定，雙曲線 斷開后設計為 一段 切線 段 BC 加一段 平行 線 段 CD。其中 平行線段 CD 可 減少 雙曲線兩端 的頂端效應，類似于 二極磁鐵 的墊補 。 切線段長設計 為 5mm， 平行 線 段 長度 由 經(jīng)驗 取 6mm。同樣， 在磁鐵內側設計圓角以 避免 磁場飽和 。初步 設計好磁鐵幾何尺寸后，寫入輸入文件進行計算， 由于 四極磁鐵 的 對稱 性 ，所以僅取 八 分之一 部分 進行計算 即可。 根據(jù) 程序 計算 結果 微 調 幾何 結構 ， 經(jīng)過多次調整切線與平行線的長度 及 安匝數(shù)，最終確定四極磁鐵的幾何尺寸如圖 軟件的計算結果 如圖 調出 四種四極 磁鐵 磁 感應 強度梯度圖 線 如圖 以 上 各 圖 中左端 當 接近于 x=0 時 ， 出現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā) 散 的情況，這是因為 程序 在對磁感應強度求梯度時，當分母接近于 0 時 誤差 被 放大 所致。實際 情況下， 越靠近圖像 的左端， 梯度 是 越均勻 的 。 由 以 上 各 圖， 可見 在 0~25mm 內， 磁感應強度 梯度的均勻度達到了萬分之 一 標準。 為減少 設計成本， 四個 四極磁鐵 采用 同一幾何 結構 ， 調整 線圈電流改變安匝數(shù) 即可 分別達到各個磁鐵
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