Квазибессиловые неразрушаемые магнитные системы для получения сверхсильных полей

• Автор: Колтунов, Олег Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Глава 1. Применение и способы создания сильных импульсных магнитных полей в неразрушаемых магнитах.

Задачи работы

1.1 Сильные магнитные поля как инструмент научных и технологических применений

1.2 Проблемы создания неразрушаемых магнитов и традиционные пути

их решения

1.3 Принцип устройства соленоида с квазибессиловой обмоткой.

Задачи работы

Глава 2. Механический расчет средней части

обмотки квазибессилового магнита

2.1 Расчет напряжений в цилиндрической области,

вызванных объемной радиальной силой
2.2 Способы реализации квазибессиловой области и аналитические оценки остаточных напряжений
2.2.1 Квазибессиловая обмотка с парами уравновешенных
токовых слоев
2.2.2 Квазибессиловая обмотка из слоев с переменным
направлением тока
2.3 Компьютерный расчет углов намотки и механических напряжений
в квазибессиловой зоне
|| 2.4 Расчет дискретного токораспределения и напряжений в зоне
обратного тока
2.5 Влияние неточности расположения проводников на остаточные напряжения в квазибессиловой обмотке
2.5.1 Аналитические оценки
2.5.2 Численный расчет
Основные результаты главы
Глава 3. Нагрев проводников и связанные с ним ограничения
3.1 Исходные положения
3.2 Выбор числа и толщины слоев обмотки, состоящей из скинированных проводников
3.2.1 Нагрев плоского проводящего слоя униполярным импульсом магнитного поля
3.2.2 Расчет нагрева в многослойной системе
3.3 Учет дискретности токовых слоев системы
3.4. Выбор толщины слоев транспонированной обмотки
3.5. Оценка нагрева и размера проводников в транспонированном слое
Основные результаты главы
Глава 4. Конфигурация торцевых частей, основные
геометрические и электрические параметры магнита
4.1 Условия разгрузки торцевой части соленоида
4.2 Возможности расчета торцевых частей в модели обмотки малой толщины
4.3 Построение профиля торцевой части соленоида с трехслойной квазибессиловой обмоткой
4.4 Электрический расчет. Выбор числа витков в слоях обмотки
4.4.1 Эквивалентная схема квазибессилового соленоида
4.4.2 Методика электрического расчета
Основные результаты главы
Глава 5. Предложения по конструкции магнитной системы.
Модель квазибессилового соленоида
5.1 Предварительный расчет магнита. Выбор основных
геометрических характеристик
5.1.1 Расчет в средней плоскости и выбор геометрии слоев
5.1.2 Численное моделирование квазибессилового магнита в условиях осевой симметрии
5.1.3 Результаты электрического расчета для модельного соленоида
5.2 Экспериментальная модель и результаты исследования ее электрических характеристик в сравнении с расчетом
5.2.1 Особенности технологии изготовления
5.2.2 Результаты измерений электрических параметров и исследования распределения магнитного поля
5.2.3 Уточнение параметров эквивалентной схемы
Основные результаты главы
Заключение
Список литературы
Приложение. Расчет объемных электромагнитных сил в слоях магнитной системы с использованием конечно-элементной программы АИ8У8

К{х)= /г(х)с1х
= ^вХг„)х[--^]-^вДг„)х^-^]--^(^„2+^„2)= (2.45)
= (^л5г>л-^„В,,и)х(1-51)-(^2/2К^ + С)5
где Вг/1, Вг/> — компоненты индукции на внутренней фанице и-го слоя, 5. =*/(20Введем условие равновесия каждого слоя ^ (д) = 0, аналогично критерию равновесия слоев со скрещенными токами /у, + /у2 = 0. Это есть условие гидростатического равновесия элемента цилиндрического слоя жидкости толщиной Д. Далее будем называть равновесной обмотку, где это условие выполнено.
Существенным отличием рассматриваемой системы, в которой аксиальный и азимутальный токи совмещены в одном слое, от системы с парами токовых слоев является частичная компенсация составляющих б(/,В1 и (-4,^) в пределах одного слоя. Без члена при условии /Дд) = 0 имеем = /0(х-х2/д), где /о = - Д^„Вр/| = 0.5^0д/(<5_т/12 +51/>„1). При этом объемная сила знакопеременна
в слое, а ее интефал Рп (х) достигает максимума в точке с координатой х - Д/2. Соответствующее значение Р„(д/2) определяется двумя равноценными формулами:
(^л)шах =(^.л5г,п~ё2,пВ<Р.п)1~: ; (2.46а)
(^)тм=к„2 + ^,„2)-0^ • (2-466)
Далее показано, что величина СР„)тах дает оценку абсолютных значений напряжений в слоях.
Отметим, что в данном случае напряжения существенно ниже, чем в сис-^ теме с парами слоев. Рассматриваемая система более близка к бессиловой, поскольку в ней обе составляющие тока не разнесены в пространстве. В результате частичной компенсации объемных сил, обусловленных полоидальным и то-