JPH0434281B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は空芯電磁石に関し、特に、弱集束型シ
ンクロトロン、弱集束型蓄積リング等の周回軌道
を持つ磁気共振型加速器に用いられるパータベイ
タ用の空芯電磁石に関する。

（従来の技術） 従来のパータベイタは周回軌道を備える磁気共
振型加速器の平衡軌道の一部（あるいは全部）を
変位させるものであり、双極磁場を発生してい
る。また、一般にパータベイタは外部磁場のない
位置におかれるため、フエライトのように電気的
に絶縁性の強磁性体が磁気回路として用いられ
る。ところで、加速器を弱集束型の円型構造とし
て小型化した場合、パータベイタに磁性体を使用
することができず、一方、パータベイタにはより
高速の動作が要求される。

平衡軌道近傍に振動しながら回転する荷電粒子
にパータベイタにより共鳴振動を起こし、これを
荷電粒子の入射に利用することでパータベイタの
作動速度及び磁場強度を低くしている。上述のパ
ータベイタには８極磁場を形成する空芯８極電磁
石が用いられている。ここで、第５図〜第７図を
参照して、従来の８極電磁石について説明する。

第５図の８極電磁石の場合、所定の長さの円管
状のヨーク４の内壁面に８個対称に取り付けられ
た磁芯５にコイル６が巻回された磁極７が８コ形
成されている。これら磁極７のコイル６に所定方
向の電流を流して、図示のようにＮ、Ｓ極を形成
し、実線矢印のように磁場を形成する。

第６図の８極電磁石の場合、円管状ヨーク４に
コイル６を装置して、各コイル６にそれぞれ交互
に向きが異なる電流を加えて、実線矢印のように
磁場を形成する。

第７図の空芯８極電磁石の場合、所定の円周上
に予め定められた角度間隔で複数のコイル６を配
置し、このコイル６にそれぞれ交互に向きが異な
る電流を加えて、実線矢印のように磁場を形成す
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、第５図及び第６図に示す８極電磁石
の場合、ヨーク等に強磁性体を用いているので、
外部磁場が与えられている場合に外部磁場を乱し
てしまうという問題点がある。さらに、強い外部
磁場がある場合には、強磁性体が飽和するため所
定の磁場を発生しないという問題点がある。

また、第７図に示す空芯電磁石の場合、磁場が
外部に漏れてしまうという問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の空芯電磁石は、導電性の管状部材と、
該管状部材内部に前記管状部材の中心軸の周りに
等角度間隔に、しかも該中心軸から等距離に配設
された複数の電線路とを備え、該複数の電線路に
は同方向に電流が流され、前記管状部材には前記
電線路と逆向きに電流が流され、前記管状部材内
に磁場を形成するようにしたことを特徴としてい
る。

（実施例） 以下本発明について実施例によつて説明する。

第１図を参照して、導電性の円管部材１は断面
略1/4円状の部材（以下1/4円管部材という）１１
が４つのスペーサ（絶縁体）１２を介して図示の
ように連結することによつて成形される。円管部
材１の中心軸線１３を中心として、中心軸線１３
の周りに等角度間隔にしかも中心軸線１３から等
距離に電線路（以下コイルという）２が中心軸線
１３と平行に合計４本配設されている。即ち、図
示のようにＸ軸、Ｙ軸をとればＸ軸に対して45度
回転した位置に配設され、各コイル２はそれぞれ
各1/4円管部材１１と対応するようになつている。
なお、円管部材１とコイル２とは直列に接続され
る。

各コイル２には同一方向に電流が流され、円管
部材１には逆方向に電流が流される。例えば、コ
イル２は直流電源の（＋）側に接続され、円管部
材１は（−）側に接続される。

上述のように電流を流すと、第１図に実線矢印
で示すように磁場（８極磁場）が発生する。即
ち、この空芯電磁石の中心部では８極磁場を主成
分とする磁場が発生する。また、円管部材１の内
壁近傍では８極磁場の性質はなくなる。また、円
管部材１の外部へ磁束が漏れることはない。な
お、中心部では16極、24極等の８の整数倍である
誤差磁場が発生するけれども、これらの誤差磁場
は８極磁場に比べて極めて微弱である。また、管
状部材の断面形状は長方形あるいは他の多角形と
してもよく、また、管状部材の分割数を多くし、
コイルの数を多くしてもよい。また、コイルの位
置は使用する磁場領域が円筒でなければ対称性は
必要ない。

ところで、第２図に示すように管状部材とし
て、断面四角形のものを用いて、空芯電磁石をト
ロイダルの一部として形成してもよい。この場
合、図示のように管状部材３は４分割され、また
管状部材３内に配設されるコイルは図中上下方向
では対称であるが、左右非対称として磁場分布を
調整する。

第３図及び第４図にはそれぞれ空芯４極電磁石
及び空芯６極電磁石の一例を示す。

第３図に示すように空芯４極電磁石の場合、円
管部材１は２分割されており、各分割部分に対応
して、コイル２が中心軸線１３に平行に、Ｙ軸上
に中心軸線１３から等距離に配設されている。即
ち、Ｘ軸に対して90度回転した位置に配設されて
いる。

また、第４図に示すように空芯６極電磁石の場
合、円管部材１は３分割されており、各分割部分
に対応して、コイル２が中心軸線１３に平行に、
コイル２が120度の角度間隔で、中心軸線１３か
ら等距離に配設されている。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による空芯電磁石で
は主磁場が与えられている場合に主磁場を乱すこ
となく、主磁場に重畳して磁場を発生することが
でき、この重畳磁場が空芯電磁石の外部に漏れる
ことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である空芯８極電磁
石を概略的に示す断面図、第２図は空芯８極電磁
石の他の例を示す斜視図、第３図は本発明による
空芯４極電磁石を概略的に示す断面図、第４図は
本発明による空芯６極電磁石を概略的に示す断面
図、第５図及び第６図は従来の８極電磁石を概略
的に示す断面図、第７図は従来の空芯８極電磁石
を概略的に示す断面図である。 １……円管部材、２……コイル、３……管状部
材、４……円管状ヨーク、５……磁芯、６……コ
イル、７……磁極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電性の管状部材と、該管状部材内部に前記
   管状部材の中心軸の周りに配設された複数の電線
   路とを備え、該複数の電線路には同方向に電流が
   流され、前記管状部材には前記電線路と逆向きに
   電流が流され、前記管状部材内に磁場を形成する
   ようにしたことを特徴とする空芯電磁石。