Устройство для создания однородного магнитного поля

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК,„,-, ;, ---; "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3281318/18-21 (22) 27.04.81 (46) 30.11.83. Бюл. )) 44 (72 ) В. А. Бледнев (71) Ленинградское отделение Института .земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн AH СССР (53) 621.317.54(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 481005, кл. 0 01 R 33/02, 1973.

2. Штамбергер Г.A. Устройства для

:создания слабых постоянных магнитных полей ° Новосибирск, "Наука", 1972, с. 75-105 (прототип). (54 ) (57 ) УСТРОНСТНО ДЛЯ .СОЗДАНИЯ ОД

НОРОДНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее )) контуров последовательно . включенных, симметрично расположенных oTHocHTBJtbHo центра и установленных на каркасе, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения однородности создаваемого поля, образукщая каркаса, на котором укладываются витки каждого контура, в сечении плоскостью, проходящей через ocb )) контуров, наклонена под углом, определяющимся количеством контуров и их геометрическими размерами.

1057897

Изобретение относится к магнитометрии, а именно к устройствам, создающим однородные магнитные поля.

Известно устройство, состоящее иэ катушки, содержащей по крайней мере две секции, которая расположена на жестком основании. Секции размещены коаксиально относительно общего центра (11 .

Недостатком известного устройства является невысокая точность воспроизведения магнитного поля за счет конечного размера секций катушки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, .содержащее n ce ций прямоугольного сечения, причем, секции расположены параллельно друг другу, центры секций лежат .на одной оси, симметрично относительно одной точки оси, принятой эа начало коорди нат. TgBHocTb воспрризведения магнит ного поля определяется взаимным расположением и секций (2) .

Недостатком устройства является ограниченная точность воспроизведения магнитного поля, обусловленная конечным размером поперечного сечения секций, так как при укладке витков на каркасе секции точное расстояние до секции можно выдержать только для некоторого среднего витка.

Цель изобретения - увеличение однородности создаваемого поля.

Поставленная цель достигается ,тем, что в устройстве, содержащем Й контуров, последовательно включенных, симметрично расположенных отно" сительно центра и установленных на каркасе, обраэукщая каркаса, на котором укладываются витки каждого, контура, в сечении плоскостью, проходящей через ось П контуров, наклонена. под углом, определяющимся количеством контуров и их геометрическими размерами.

На чертеже показана принципиальная схема устройства (в качестве примера выбрана двухколечная система}.

Устройство содержит каркас 1 колечной системы (к. с.) катушки 2, соэдакщие однородное магнитное поле.

la

Колечная система собирается следующим образом.

Внутренние витки катушек 2 располагаются так, чтобы соблюдалось условие формирования однородного магнитного поля, т.е. соблюдается теоретическое отношение 3/ R где 1 расстояние от плоскости витка .до плоскости симметрии, R - радиус коль ца. Следующие витки укладываются по образукщей каркаса 1, представляющей поверхность конуса с углом при вершине, равным 26 . В этом случае автоматически будет соблюдаться постоянство отношения /R . Калечная снстема, изготовленная таким образом, является суммой более простых колечных систем, у которых идеально соблюдаются требования к формированию однородного магнитного поля.

Устройство работает следующим образом.

Каждая группа витков создает поле определенной однородности, т.е. скомпенсировано некоторое количест10 во членов ряда. Величина этого поля равна ! еа

Н„Н g,q ",р (15 гдеСД„< = п p<„.,(cose);

Нх И(+7 X. Сд г Рд (cosy ) .М na%+I

Ф где Ю вЂ” количество групп витков, Следовательно, построив колечную систему с таким расположением витков, где величина угла Я определяется геометрическими размерами используемой

65 колечной системы, добиваются увелиМ вЂ” коэффициент, величина которого за висит от кон струк20 ции колечной системы и количества ампер-витков-;

Р(сов Ц11- полиномы Лежандрами

Ц, — угол между осью системы и радиусом-вектором 1

25 соединяющим начало координат с точкой вычисления

1 поля

P (сбавя — производные полиномов

Лежандра, Q - угол между осью колечной системы и радиусом-вектором р, соединяющим элемент с током с началом координат; радиус-вектор, соединяющий начало координат с точкой

35 вычисления поля, значение поля в центре выбранной колечиой системы, 5 - количество скомпенсированных членов разложения.

40 Степень однородности поля колечной системы определяется количеством коэф,фициентов С, которые путем выбора .:количества колец, расстоянием между ними, соотношением между величинами

45 их радиусов были бы обращены в нуль.

Вследствии того, что для каждой группы витков в секциях сохраняются условия формирования однородного поля, к величине Н не будет добавляться поле, определяемое более ниэ50 кими членами разложения, которые появляются из-за влияния конечных размеров катушки при другом виде изготовления колечных систем. Поэтому можно написать, что суммарное по55 ле колечной системы. равно

1057897

15

Составитель В. Шульгин .Редактор Е. Лушникова ТехредИ.Надь Корректор A. Тяско Эаказ 9457/49 Тираж 710 Подписное

BHHHhH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чения однородности тем, что при создании многовитковых колечных систем для каждой группы витков сохраняются условия формирования однородного магнитного поля.

В устройстве имеется возможность реализовать ту степень однородности поля, которая определяется выбором калечной системы. Этс> особенно важно, когда габариты колечной системы ограничены, а степень однородности создаваемого поля должна быть высокой. Такие требования возникают при проведении компонентных измерений на качаккцемся основании, когда колечная система устанавливается на гироскопическом стабилизаторе.

При создании полевых приборов.-требования к габаритам измерительного устройства также являются определяющими. Кроме того, стоимость создания колечных систем в большей степени зависит от их габаритов, так как увеличение размеров колец ведет к значительному усложнению всей системы. Создание магнитного поля одной и той же однородности с помошью нолечной системы меньших размеров намного снижает и энергетические затраты. Известно, что с использованием более сложных колечных систем увеличивается область пространства, в которой. создается поле необходимой однородности. Во многих случаях желательно усложнить колечнук систему и увеличить испольэуемую область пространства. Такие решения часто отвергалйсь из-за невозможности обеспечить требуемую однородность поля при данных габаритах колечной системы. Устройство для создания однородного магнитного поля дает воэможность использовать малогабаритные колечные системы, не нарушая условий формирования магнитного поля. Это значительно расширяет технические возможности использования колечных систем, особенно в случаях применения их в ограниченных объемах.