常規(guī)磁鐵設(shè)計(jì)word版-展示頁
2025-06-17 09:02本頁面
【正文】 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(gè) 墊補(bǔ)寬10mm，高 。 接下來將 磁鐵的形狀 參數(shù)、 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。如 下圖 為 避免局部磁場 感應(yīng) 強(qiáng)度飽和 ， 在 輪廓設(shè)計(jì)中， 在 磁鐵的內(nèi)部轉(zhuǎn)角處 采用了圓角。 根據(jù)線圈的大 小 和 極面的寬度，我們可以 設(shè)計(jì)出 磁鐵的輪廓如下 磁鐵的材質(zhì) 采用硅鋼片，其 BH 數(shù)據(jù) 見 附錄 。利用半 經(jīng)驗(yàn)公式，我們可 估計(jì) 所需極面 要向外 延伸的 長度 ))100ln((20BBga ??? 其中0BB? 即為 磁場均勻度 ， g 為磁間隙高度。但為了保證一定的 磁感應(yīng) 強(qiáng)度 均勻度，極面 應(yīng)在 好 場區(qū) 寬度 的基礎(chǔ)上 向外 延長 一定 的寬度 。考慮導(dǎo)線 之間 的 絕緣物件 ，導(dǎo)線繞制要間距 1mm，線包外 也 要 留 2mm 厚的絕緣層，再考慮 留下 的安裝空間 。 一般 要求 實(shí)際電流 要 小于 最大電流 。 取 f=， 可得 安匝數(shù) F=61600安培 由于二極磁鐵 的橫截面是二維對稱的，所以僅研究上半部分即可，即 取安匝數(shù) 的一半 。 首先 計(jì)算磁鐵的安匝數(shù) 。 其中 ，好場區(qū)寬度指滿足均勻度的磁鐵極面寬度 ；磁間隙 指 極面 間 隙 的高度 。 將上文 lattice設(shè) 計(jì) 所得 參數(shù) 列入 表中。 因?yàn)?二極鐵與四極鐵 相對與 其他磁鐵要 為重要 ， 同時(shí) 又因?yàn)槎叨加休^強(qiáng)的對稱性，故 本文 僅 對 二極磁鐵與四極磁鐵 的 橫截面進(jìn)行 二維 的 設(shè)計(jì) 。 對于 四極矩 )2()2(02011110yaxayByaxaxByx???????????????? 再次 求導(dǎo) 得到磁感應(yīng) 強(qiáng)度梯度 11202ayBaxByx???????? 磁標(biāo)勢表達(dá)式 xyayxa 1122204 ）（ ??? 即可看出四極矩 可以由極面為雙曲線的磁鐵 產(chǎn)生 ， 且 產(chǎn)生 的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度梯度為常數(shù) 。 對于二極矩 0110ayBaxByx?????????????? 在 加速器中 ，主環(huán) 一般是水平放置的，我們通常 希望 只有 垂直方向 的磁場 ， 即 僅有 yB 。在二維恒定磁場中， 磁標(biāo)勢 ? ?yx,? 滿足拉普拉斯方程如下 02222 ?????? yx ?? 將 φ 展開 成 多項(xiàng)式 ? ? ????? 420, ???? yx 其中 i? 分別 為 i 次項(xiàng)， 寫出 一 次 項(xiàng)和 二 次項(xiàng) 如下 yaxa 01102 ??? 202112204 yaxyaxa ???? 根據(jù)拉普拉斯 方程 ，應(yīng)有有 20a = 02a 。 其中 同步加速器的 前期 物理設(shè)計(jì)的 主 要工作就是 設(shè)計(jì)出 磁鐵的排列方式 ， 以 使 帶電粒子 穩(wěn)定 的被加速。 其中 所用磁鐵包括四極磁鐵和二極磁鐵 。 隨著高能 物理的發(fā)展 ， 對粒子能量的追求也越來越高 ，弱聚焦原理越來越不能滿足高能加速器的需求 ， 其中磁鐵過重 ， 耗電過大 均是很難 解決的問題。 綜合 起來， 只有 當(dāng) 0n1 時(shí) ， 整個(gè) 橫向運(yùn)動(dòng)才滿足穩(wěn)定。 帶電粒子沿軸向 和和橫向方向 的運(yùn)動(dòng) 方程為 分別 為 0)( 2 ??? nzmzmdtd ? 0)1()( 2 ???? znmxmdtd ? 對 這兩個(gè)方程求解 ， 其 結(jié)果 表明 ， 當(dāng) n1 時(shí) ， 沿 z 方向 運(yùn)動(dòng) 穩(wěn)定；當(dāng) n0 時(shí) ， 沿 r 方向 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定 。 帶電 粒子 在圓形加速器 中 運(yùn)動(dòng)時(shí)， 為使束流 能穩(wěn)定 存在 ， 必須 對粒子束進(jìn)行聚焦。 同步加速器 的 基礎(chǔ)是強(qiáng)聚焦 原理。 如今 ， 現(xiàn)代的 大型 高能 加速器 對 磁鐵的要求也 更加的 高， 其中為 代表的 類型 是 世界 上 普遍 建造的 同步加速器 。 隨著 加速器技術(shù)的迅速發(fā)展，對磁鐵的要求也越來越高 ，如 前蘇聯(lián)的 “ 杜布納 ” 加速器 ， 需要 36000 噸 磁鐵，耗電量 達(dá)到 148MW?？梢哉f磁鐵 的 設(shè)計(jì) 是 加速器設(shè)計(jì)中最 重要 的 部分 之一。 常規(guī) 磁鐵設(shè)計(jì) 目錄 常規(guī)磁鐵設(shè)計(jì) ................................................................................. 1 一、加速器中的磁鐵 ..............................................................
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