Розробка способу покращення структури магнітного поля в апертурі квадрупольного електромагніту з надпровідною обмоткою

Автор(и)

  • Andriy Getman Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-2849-3575

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142163

Ключові слова:

пучок частинок, квадрупольний електромагніт, коефіцієнт магнітної індукції, надпровідна обмотка

Анотація

Представляє практичний інтерес створення моделей магнітного поля квадрупольного електромагніту, які дозволяють коригувати середньо-інтегральні коефіцієнти магнітної індукції за допомогою зміни геометричних параметрів конструкції магніту. Мета роботи – розробка методу оптимізації конструкції квадрупольного електромагніту з надпровідною обмоткою за критерієм мінімуму величин неквадрупольних середньо-інтегральних коефіцієнтів магнітної індукції в апертурі. Практичне застосування методу дозволяє оптимізувати конструкцію квадрупольного електромагніту для мінімізації середньо-інтегральних по довжині коефіцієнтів магнітної індукції на основі розрахунку геометричних параметрів ярма і обмотки.

Отримані аналітичні вирази для розрахунку мінімізованих середньо-інтегральних по довжині коефіцієнтів магнітної індукції, що створюються всередині апертури квадрупольного електромагніту засновані на їх пропорційності вкладам від струмової обмотки в залежності від її положення відносно ярма. Встановлені експериментальним шляхом взаємозв'язки між середньо-інтегральними по довжині коефіцієнтами магнітної індукції і параметрами конструкції покладені в основу процедури практичного застосування способу поліпшення однорідності градієнта магнітної індукції квадрупольного електромагніту. Отримані вирази дозволяють розрахувати необхідну корекцію геометричних параметрів вже існуючої конструкції для оптимізації магнітного поля всередині апертури квадрупольних електромагнітів по заданим середньо-інтегральним коефіцієнтам.

Приведені результати оптимізації конструкції магнітоактивної частини триплету квадрупольних електромагнітів прискорювального комплексу проекту NICA. Оптимізація проводилась на основі запропонованого способу, з мінімізацією до рівня 10-5 неквадрупольних середньо-інтегральних коефіцієнтів поперечних складових магнітної індукції, створюваної в апертурі електромагніту з надпровідною обмоткою

Біографія автора

Andriy Getman, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра «Теоретичні основи електротехніки»

Посилання

  1. Russenschuck, S., Tortschanoff, T. (1994). Mathematical optimization of superconducting accelerator magnets. IEEE Transactions on Magnetics, 30 (5), 3419–3422. doi: https://doi.org/10.1109/20.312673
  2. Russenschuck, S. (2010). Differential Geometry Applied to Coil-End Design. Field Computation for Accelerator Magnets: Analytical and Numerical Methods for Electromagnetic Design and Optimization. Wiley, 609–636. doi: https://doi.org/10.1002/9783527635467.ch19
  3. Russenschuck, S., Auchmann, B., Perez, J. C., Ramos, D., Fessia, P., Karppinen, M. et. al. (2011). Design Challenges for a Wide-Aperture Insertion Quadrupole Magnet. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 21 (3), 1674–1678. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2011.2105453
  4. Fischer, E., Khodzhibagiyan, H. G., Kovalenko, A. D. (2008). Full Size Model Magnets for the FAIR SIS100 Synchrotron. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18 (2), 260–263. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2008.922261
  5. Kovalenko, A., Agapov, N., Alfeev, A., Bychkov, A., Gromov, A., Khodzhibagiyan, H. et. al. (2008). Full size prototype magnets for heavy ion superconducting synchrotron SIS100 at GSI: status of manufacturing and test at JINR. EPAC’08. Genoa, 2443–2445.
  6. Fischer, E., Schnizer, P., Kurnyshov, R., Schnizer, B., Shcherbakov, P. (2009). Numerical Analysis of the Operation Parameters of Fast Cycling Superconducting Magnets. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 19 (3), 1266–1269. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2009.2018746
  7. Yang, W., Zhang, X., Han, S., Yang, J., Pei, C., Yang, L. et. al. (2014). Magnetic Field Measurement for Synchrotron Dipole Magnets of Heavy-Ion Therapy Facility in Lanzhou. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24 (3), 1–4. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2013.2289953
  8. Yao, Q. G., Ma, L. Z., Zhang, X. Q., He, Y., Wu, W., Moritz, G. et. al. (2010). Magnetic Field Design of the Dipole for Super-FRS at FAIR. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 20 (3), 172–175. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2009.2038890
  9. Schnizer, P., Schnizer, B., Akishin, P., Fischer, E. (2008). Magnetic Field Analysis for Superferric Accelerator Magnets Using Elliptic Multipoles and Its Advantages. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18 (2), 1605–1608. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2008.920636
  10. Getman, A. (2018). Cylindrical harmonic analysis of the magnetic field in the aperture of the superconducting winding of an electromagnet. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (91)), 4–9. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123607
  11. Vanderlinde, J. (2004). Classical electromagnetic theory. Springer, 420. doi: https://doi.org/10.1007/1-4020-2700-1
  12. Wolff, S. (1992). Superconducting accelerator magnet design. AIP Conference Proceedings, 249 (2). doi: https://doi.org/10.1063/1.41989

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-13

Як цитувати

Getman, A. (2018). Розробка способу покращення структури магнітного поля в апертурі квадрупольного електромагніту з надпровідною обмоткою. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5 (95), 6–12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142163

Номер

Том 5 № 5 (95) (2018): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Andriy Getman

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.