常規(guī)磁鐵設(shè)計(jì)word版(編輯修改稿)
2024-07-11 09:02 本頁面
【文章內(nèi)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(jìn)行計(jì)算。 其中 possion 程序 的數(shù)值 計(jì)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(yùn)行后， 查看磁鐵 中是否有磁感應(yīng)強(qiáng)度超過飽和值，然后對磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行分析， 確定 好場區(qū)范圍是否達(dá)到 80mm， 若 未達(dá)到， 則對極面進(jìn)行 墊補(bǔ) 處理 ， 最后調(diào)整安匝數(shù)，使磁感應(yīng)強(qiáng)度 為 設(shè)計(jì)中， 第一次計(jì)算 中 有部分 區(qū)域 磁場飽和，進(jìn)行調(diào)整圓角的半徑大 ?。?之后好場區(qū)僅有 60mm 左右，經(jīng) 多次 調(diào)整，最終確定 安匝數(shù) 為 30002， 單根電線電 流 為 167A； 增加墊補(bǔ) 如圖 ，單個 墊補(bǔ)寬10mm，高 。 最后 計(jì)算結(jié)果 如圖所示 其中 紅色的線為磁感線。分析計(jì)算數(shù)據(jù)，調(diào)出磁間隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度 數(shù)據(jù) 如圖 如圖 可見， 在 51cm59cm 的 80mm 寬度內(nèi)， 磁感應(yīng) 強(qiáng)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(shè)計(jì) 與內(nèi)環(huán)類似，鑒于減少工廠 設(shè)計(jì) 建造費(fèi)用， 故直接采用 內(nèi)環(huán) 的磁鐵尺寸，降低電流 達(dá)到外環(huán)磁感應(yīng)強(qiáng)度參數(shù) 即可 。計(jì)算結(jié)果如圖 可見 基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 除 安匝數(shù) 為 25310 外 ， 其他參數(shù) 與內(nèi)環(huán)相同。 四 、四極磁鐵 工程 設(shè)計(jì) 據(jù) lattice 設(shè)計(jì)結(jié)果， 列出 內(nèi)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(biāo) 參數(shù) 內(nèi)環(huán)聚焦 磁鐵 聚焦常數(shù) KF 磁感應(yīng) 強(qiáng)度 梯度 T/m 梯度 均勻度 ≤ 磁鐵長度 m 內(nèi)環(huán) 散焦磁鐵 聚焦常數(shù) KD 磁感應(yīng) 強(qiáng)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(yīng) 強(qiáng)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(yīng) 強(qiáng)度 梯度 T/m 梯度 均勻度 ≤ 磁鐵長度 m 其中 ，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng) 四極磁鐵極 頭 的橫截面 頂部 曲線 嚴(yán)格 滿足雙曲線時，磁鐵梯度也嚴(yán)格為常數(shù) ， 但與二極磁鐵 的 設(shè)計(jì) 類 似 ， 工程上 是無法 實(shí)現(xiàn) 嚴(yán)格的雙曲 線 的，故 在 保證一定精度下，采用 雙曲線和 直 線 結(jié)合 的 幾何 結(jié) 構(gòu)。 首先 對安匝數(shù)進(jìn)行計(jì)算，由磁路定理 求得 單個磁極的安匝數(shù) ? ?? 2/* 2GaHdlNI 其中 為 計(jì)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(shè)計(jì)過程， 利用此 公 式 計(jì)算出的安匝數(shù)還需要 進(jìn)一步 的微調(diào) 才能 滿足設(shè)計(jì)要求。 設(shè)計(jì)線圈 結(jié)構(gòu)為 6 層 10 排 共 60 匝 ， 單根 導(dǎo)線 電流約 為 180A。依然 采用前述 導(dǎo)線 。則 線圈橫截面尺寸即為 60mmX36mm。 接下來 結(jié)合線圈 尺寸設(shè)計(jì) 磁鐵幾何結(jié)構(gòu) 。先 由 孔徑大小 50mm 確定四極鐵中心內(nèi)接圓的大小 ，為 保證一定精度， 取內(nèi)接圓 半徑為100mm。 雙曲線 斷開的位置 即 B 點(diǎn) 坐標(biāo) 由 經(jīng)驗(yàn) 公式 x=（ ~） a 來確定，雙曲線 斷開后設(shè)計(jì)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(yīng)，類似于 二極磁鐵 的墊補(bǔ) 。 切線段長設(shè)計(jì) 為 5mm， 平行 線 段 長度 由 經(jīng)驗(yàn) 取 6mm。同樣， 在磁鐵內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)圓角以 避免 磁場飽和 。初步 設(shè)計(jì)好磁鐵幾何尺寸后，寫入輸入文件進(jìn)行計(jì)算， 由于 四極磁鐵 的 對稱 性 ，所以僅取 八 分之一 部分 進(jìn)行計(jì)算 即可。 根據(jù) 程序 計(jì)算 結(jié)果 微 調(diào) 幾何 結(jié)構(gòu) ， 經(jīng)過多次調(diào)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(jì)算結(jié)果 如圖 調(diào)出 四種四極 磁鐵 磁 感應(yīng) 強(qiáng)度梯度圖 線 如圖 以 上 各 圖 中左端 當(dāng) 接近于 x=0 時 ， 出現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā) 散 的情況，這是因?yàn)?程序 在對磁感應(yīng)強(qiáng)度求梯度時，當(dāng)分母接近于 0 時 誤差 被 放大 所致。實(shí)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(nèi)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度 梯度的均勻度達(dá)到了萬分之 一 標(biāo)準(zhǔn)。 為減少 設(shè)計(jì)成本， 四個 四極磁鐵 采用 同一幾何 結(jié)構(gòu) ， 調(diào)整 線圈電流改變安匝數(shù) 即可 分別達(dá)到各個磁鐵
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