CS264531B1

CS264531B1 - Flat conductor for conducting current in a time-varying magnetic field

Info

Publication number: CS264531B1
Application number: CS878201A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Ing Pikulik
Original assignee: Pikulik Lubomir
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-08-14
Also published as: CS820187A1

Abstract

Řešení je využíváno v urychlovačích částic s časově proměnným magnetickým po lem jako je betatron apod. Stávající ploché vo diče — pásky — z plného materiálu využívané pro pomocné vinutí elektromagnetu a jejich přívody jsou nahrazeny svazkem drátků ve vhodném geometrickém uspořádání. Toto řeše ní odstraňuje negativní vliv vířivých proudů vznikajících v plném vodiči na magnetické pole zmíněných urychlovačů částic. Extrémně plo chý vodič podle řešení je tvořený svazkem vzá jemně izolovaných drátků .stejné délky, na kon cích vodivě spojených. Drátky jsou uloženy navzájem rovnoběžně v jedné vrstvě a z obou stran na izolačním pásku šikmo k jeho podélné ose, přičemž vytváří vždy celé závity kolem pásku.The solution is used in particle accelerators with a time-varying magnetic field such as a betatron, etc. The existing flat conductors — tapes — made of solid material used for the auxiliary winding of the electromagnet and their leads are replaced by a bundle of wires in a suitable geometric arrangement. This solution eliminates the negative influence of eddy currents arising in the solid conductor on the magnetic field of the aforementioned particle accelerators. The extremely flat conductor according to the solution is formed by a bundle of mutually insulated wires of the same length, conductively connected at the ends. The wires are placed parallel to each other in one layer and on both sides on the insulating tape obliquely to its longitudinal axis, always forming complete turns around the tape.

Description

Vynález se týká plochého vodiče pro vedení proudu v časově proměnném magnetickém poli, používaného například v betatronu nebo synchrotronu pro pomocná vinutí elektromagnetu a jejich přívody.The invention relates to a flat conductor for conducting current in a time-varying magnetic field, used, for example, in betatron or synchrotron for auxiliary windings of the electromagnet and their leads.

Pro vedení proudu v časově proměnném magnetickém poli se v současné době pro snížení vířivých ztrát používají vodiče, které jsou tvořeny izolovanými drátky navzájem propleJenými a na koncích vodivě spojenými. Takový vodič kruhového, obdélníkového a podélného průřezu je však obtížné použít v některých zvláštních aplikacích, jako jsou například urychlovače částic typu betatron a podobně, kdy konstrukční uspořádání těchto zařízení vyžaduje použití extrémně plochého tvaru vodiče. Zde se často používají ploché vodiče z plného materiálu. V nich vznikají vířivé proudy, které způsobují výrazné lokální poruchy v magnetickém poli urychlovače. Tyto poruchy mohou mít za následek snížení expoziční rychlosti záření až o několik desítek procent. Ztrátu expoziční rychlosti záření je možnó snížit zmenšením průřezu vodiče. Toto kompromisní řešení však vede k větší poruchovosti urychlovače způsobené proudovým přetížením vodiče.At present, conductors consisting of insulated wires intertwined with one another and conductively connected at the ends are used to conduct current in a time-varying magnetic field to reduce eddy losses. However, such a circular, rectangular and longitudinal cross-section conductor is difficult to use in some particular applications, such as betatron particle accelerators and the like, where the design of these devices requires the use of an extremely flat conductor shape. Flat wires made of solid material are often used here. They create eddy currents, which cause significant local disturbances in the magnetic field of the accelerator. These disturbances can result in a reduction in the exposure rate of radiation by up to several tens of percent. The loss of radiation exposure speed can be reduced by reducing the conductor cross-section. However, this compromise leads to a higher failure rate of the accelerator due to the current overload of the conductor.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje plochý vodič pro vedení proudu v časově proměnném magnetickém poli podle vynálezu. Je tvořený izolovanými drátky stejné délky na koncích navzájem spojených. Podstatu vynálezu tvoří uložení drátků na izolační pásek, přičemž navzájem rovnoběžné drátky jsou na izolačním pásku uloženy v jedné vrstvě z obou stran izolačního pásku šikmo k jeho podélné ose. Délka plochého vodiče je tvořena celistvým násobkem úseku, ve kterém drátky vytvoří jeden závit kolem izolačního pásku. Počet drátků ovlivňuje proudovou hustotu ve vodiči.The above-mentioned drawbacks are overcome by the flat conductor for conducting current in the time-varying magnetic field according to the invention. It consists of insulated wires of the same length at the ends connected to each other. It is an object of the invention to provide wires on an insulating strip, wherein the parallel wires are laid on one side of the insulating strip in one layer on both sides of the insulating strip at an angle to its longitudinal axis. The length of the flat conductor consists of an integral multiple of the section in which the wires form a single thread around the insulating tape. The number of wires affects the current density in the conductor.

Použitím plochého vodiče podle vynálezu se odstraní nežádoucí vliv vířivých proudů na magnetické pole urychlovače, Čímž se zvýší expoziční rychlost záření a sníží se poruchovost urychlovače. Použitím drátků malého průřezu lze realizovat plochý vodič extrémně malé tloušťky.By using a flat conductor according to the invention, the undesired influence of eddy currents on the magnetic field of the accelerator is eliminated, thereby increasing the exposure speed of the radiation and reducing the failure rate of the accelerator. By using wires of small cross-section, a flat conductor of extremely small thickness can be realized.

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 znázorněn příklad provedení plochého vodiče podle vynálezu a na obr. 2 je znázorněn plochý vodič v řezu A—A.In the accompanying drawing, FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a flat conductor according to the invention, and FIG. 2 shows a flat conductor in section A-A.

Plochý vodič je tvořen izolačním páskem 2, na němž jsou uloženy drátky 1. Ty jsou na obou koncích spojeny s vnějším přívodním vodičem 3. Kolmo na plochu izolačního pásku působí časově proměnné magnetické pole B(t).The flat conductor is formed by an insulating strip 2 on which the wires 1 are placed. These are connected at both ends to an external lead wire 3. A time-varying magnetic field B (t) is applied perpendicularly to the surface of the insulating strip.

Plochý vodič je v místě vstupu do časově proměnného magnetického pole tvořen svazkem drátků 1, které jsou připojeny k vnějšímu přívodnímu vodiči 3 tak, že drátky 1 jsou vedeny po obou stranách izolačního pásku 2. Ze vzniklého vinutí vždy dva drátky 1 jsou k sobě zrcadlově orientovány vzhledem k podélné ose izolačního pásku, takže vždy jeden ze zrcadlově uložených drátků 1 se nachází na jedné a druhý na opačné straně izolačního pásku 2. Z uvedeného vyplývá, že na obou stranách izolačního pásku 2 je stejný počet drátků 1. Všechny drátky 1 mají^stejnou délku a tedy i stejný ohmický odpor. Úhel, který svírají drátky 1 s podélnou osou izolačního pásku 2 musí být volen tak, aby drátky 1 v žádané délce vytvořily alespoň jeden ukončený závit okolo izolačního pásku 2. Výsledkem popsaného uspořádání je to, že ve smyčkách vytvořených po délce plochého vodiče se účinek indukované elektromotorické síly vzájemně ruší, čímž je potlačen vliv vířivých proudů.The flat conductor at the point of entry into the time-varying magnetic field is formed by a bundle of wires 1, which are connected to the outer lead 3 so that the wires 1 are guided on both sides of the insulating tape 2. with respect to the longitudinal axis of the insulating strip, so that one of the mirrored wires 1 is located on one side and the other on the opposite side of the insulating strip 2. It follows that on both sides of the insulating strip 2 there is an equal number of wires 1. the same length and hence the same ohmic resistance. The angle between the wires 1 and the longitudinal axis of the insulating strip 2 must be selected such that the wires 1 in the desired length form at least one terminated thread around the insulating strip 2. As a result of the described arrangement, the electromotive forces interfere with each other, thereby suppressing the effect of eddy currents.

Pokud je ve směru podélné osy plochého vodiče magnetické pole homogenní, bude stoupání závitu vinutí kontaktní. V nehomogenním poli je třeba použít co nejmenšího stoupání nebo drátky 1 navinout s proměnným stoupáním závitů.If the magnetic field is homogeneous in the direction of the longitudinal axis of the flat conductor, the pitch of the winding will be contact. In an inhomogeneous field, the smallest pitch should be used or the wires 1 must be wound with variable pitch of the threads.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Flat conductor for conducting current in a time-varying magnetic field, consisting of a bundle of mutually insulated wires of the same length, conductively connected at the ends, characterized in that the wires (1) are laid parallel to each other in one layer and obliquely on both sides to its longitudinal axis, always forming entire threads.