由式(1)可知,如果能知道一定磁勢下的螺線管場強(qiáng)H、漏
數(shù)σ則可計算出來。為此我們首先來研究鎧裝螺線管的場
布。圖1 場域及邊界示意由于螺線管磁體的磁場分布是軸對稱的,我們只需取通過對的任一平面(即子午面)進(jìn)行便可了解其貌,這樣就把研場域簡化為二維平面場。場域邊界為分選腔氣隙同激磁線圈與內(nèi)側(cè)交界處。圖1為二維平面場域示意。
圖 1可知,ABCD為場域邊其中AB和CD為氣隙與鐵鎧的交界面,AC和 BD為線圈和交界面。圖中OP為對稱軸線。由電磁場基本理論可知,所域內(nèi)各點均應(yīng)滿足泊松方程。
由于磁位只有相對意義,考慮到計算機(jī)計算時記錄數(shù)值解和
繪場圖的方便,可設(shè)
ADA=0 (3)
ACB=100 (4)
由于所論場域是一無源場,場域內(nèi)各點的向量磁位函數(shù)均應(yīng)
足拉普拉斯方程,即
2
A=0 (5)
用正交網(wǎng)格剖分場域 ABCD(圖 2),使介質(zhì)界面線及周界
CD均與節(jié)點重合,并設(shè)abcd長邊為L(μm),寬邊為W(μm),
點步距為h(μm)。經(jīng)差分離散處理后,該場域拉普拉斯方程
差分表達(dá)式為
[5]
A1+A2+A3+A4-4A0=0 (6)
依此可列出場域中任一節(jié)點(abcd界面上的節(jié)點除外)上的
量磁位與其相鄰四點上的向量磁位間的差分方程為
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由表1和圖5可見,螺線管中點場強(qiáng)與電流密度成正比。當(dāng)
匝數(shù)和導(dǎo)線規(guī)格確定以后,磁勢與電流密度有關(guān)。因此,根
(1),圖5所示直線也可看作磁勢與中點場強(qiáng)的關(guān)系曲線,
的斜率即為漏磁系數(shù)σ。由此我們可以得出結(jié)論,當(dāng)導(dǎo)線規(guī)
和線圈幾何尺寸一定且鐵鎧未達(dá)飽和時,漏磁系數(shù) σ 為一常
它與電流密度或磁勢無關(guān)。
當(dāng)N=2708匝、δ =18cm、I=7A時,H=95.5kA/m,按
)式可算出螺線管磁系的漏磁系數(shù)σ=1.108。