Мера магнитной индукции

 

— ". - -х ъе ЫЫ Ь

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

+ л

Г=:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2604 78 (21) .260874 3/18-21 (5 3) и KH H3

6 01 9 33/12 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н. открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30pg80 Бюллетень ¹ Зб

Ю) УАК 621. 317

- 44 (088. 8) Дата опубликования описания 300980 (72) Авторы изобретения

Н.В.Студенцов и В.И.Хорев (71) Заявитель (54) ЬЖРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.1

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для получения высокооднородного магнитного поля при незначительном внешнем поле рассеяния, а более конкрет-,5 но - в случаях, когда требуется избежать воздействия поля рассеяния на окружакщие измерительные приборы, например. магнитный спектрометр, или устранить магнитные помехи, обус- 10 ловленные намагничиванием окружакщих предметов, в частности магнитных экранов.

Известна мера магнитной индукции, содержащая две соединенные последова- 15 тельно обмотки, навитые на поверхности конфокальных эллипсоидов вращения (11 .

Обмотки включены встречно., и сумма площадей витков взаимно скомпенсиро- 2п вана (т.е. сумма всех площадей витков, взятых со знаком, соответствующим направлению намотки, рав на нулю). Мера имеет только теоретический интерес и в настоящее время на 25 практике не реализована ввиду сложности изготовления эллипсоидальных т. обмоток, обеспечения конфокальности и затрудненности доступа в центральную полость, внутри которой создает- 30

2 ся однородно магнитное поле при про-, пускании тока по обмоткам.

Известна другая мера магнитной индукции, которая. содержит две соединенные.последовательно коаксиальные цилиндрические обмотки, диаметры )), и ) и длины L и обмоток которых. выбраны из соотношения 3(0 - Щ

=4 (P,- Е ) 2)..

Обмотки включены встречно, а их суммарные площади витков равны, благодаря чему сумма площадей витков заимно скомпенсирована. Недостатками этой меры являются невысокая однородность создаваемого поля и большие габариты.

С целью повышения точности и уменьшения габаритов в мере магнитной индукции, содержащей соединенные посл:.довательно и встречно коаксиальные цилиндрические обмотки, сумма.площадей витков которых.взаимно скомпенскрована, края обмоток равноудалены от общего центра.

Кроме того, дополнительно скомпенсирована сумма к-х степеней площадей витков, где И=2,...,К-1, К вЂ” число обмоток.

767675 4

На фиг ° 1 изображен вариант выполнения меры из двух обмоток, на фиг.2 вариант меры из трех обмоток.

Эффект, достигаемый предлагаемым решением, можно пояснить слудеющим образом.

Известно, что на оси любой симметричной системы круговых токов магнитное поле внутри источника Н;„ и вне источника Нб записывается в виде

Н =Н+Иг

1 ьп о 2 "г где Н вЂ” напряженность поля в центре, r — расстояние от центра источника, m>,m - коэффициенты, вызываемые магнитными моментами, h„h - коэффициенты неоднородности поля.

В мере, принятой за прототип, конфигурация обмоток выбрана так, что

m =0 и m, =0 и поле рассеяния убывает обратно пропорционально седьмой степени расстояния, однако коэффициенты.неоднородности не скомпенсированы, и поэтому однородность поля . невысока.

Размещение краев обмоток на общей

\ сферической поверхности приводит к тому, что одновременно с компенсацией магнитных моментов m, m ... к омпенсируются коэффициенты неоднородности

hq, hg так как в этом случае имеет место соотношение

2;+" ь где В ф. — диаметр сферы.

Известно, что для аксиально-симметричной системы обмоток к

rn = 17w„s.„, ь=1 где i — силы тока, К вЂ” количество обмоток, W„, S„- число витков и площадь витка ь -й обмотки.

Таким образом, компенсация магнитного момента п„означает компенсацию суммы площадей витков. Если края обмоток размещены на сфере, то одновременно Ь, =О, т.е. однородность поля повышается. На практике достигаемый эффект обеспечивает повышение однородности при уменьшении габаритов меры.

При количестве обмоток К 2 компенсация суммы М-х степеней площадеи витков, где N=2 К-1. приводит к дальнейшему повышению однородности поля, уменьшению габаритов меры, кроме того, к ослаблению поля рассеяния. Указанные эффекты усили5 ваются по мере увеличения количества обмоток ° Объясняется это тем, что компенсируются моменты старших п6рядков, так как к

ttl wag . C), 10 К 11 ь!

tIpH, И1„=0, р=1 N-1

При конструировании меры требование компенсации суммы й-х степеней площадей витков учитывается путем выбора числа витков в обмотках (или диаметров обмоток) .

На фиг. 1 изображен вариант выполнения меры магнитной индукции из двух соединенных последовательно обмоток

1,2, края которых равноудалены от общего центра, причем ее диаметр и длины обмоток составляют пропорцию

Q ф .g.L, =Д :5 .f . Обмотки включены встречно. При этом условии сум- ма площадей витков получается взаимно

25 скомпенсированной. Когда по обмоткам протекает ток, мера создает однородное магнитное поле со слабым полем рассеяния.

На фиг. 2 изображен вариант меры

3Q из трех обмоток 3,4,5, края которых равноудалены от общего центра.

Обмотки имеют одинаковую плотность намотки, и средняя включена навстречу по отношению к крайним, благодаря

35 чему достигается взаимная компенсация суммы площадей витков и суммы квадратов площадей витков.

Формула изобретения

1. Мера магнитной индукции, содержащая соединенные последовательно и встречно коаксиальные цилиндрические обмотки, сумма площадей витков

45 которых взаимно скомпенсирована,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения габаритов, в ней края обмоток равноудалены от общего центра.

50 2. Мера по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в ней дополнительно скомпенсирована сумма й-х сте,пеней площадей витков для N--2,..., К-1, где К вЂ” число обмоток.

55 Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Турнал технической физики, 1957, т. 27, вып. 12, с. 2792.

\ \l

2 Rev. Ьс Еп1. I gtr 1960, 31, Р 2, @ с . 171 (прототип) . с

767675

Составитель В. Новожилов

Редактор Е.Караулова Техредц.Яарадулина Корректор Г.Решетник

Заказ 7186/41 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретЕний И, открытий

113035, москва Ж-35, Раушскдя наб., д. 4/5

1 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4