Inductors for high magnetic field generation

Abstract

Inductors for high magnetic field generation are described. Pulsed magnetic field is generated discharging energy bank through the inductor during a short period of time. Axial magnetic field is calculated by equations using known values of pulsed current and geometric parameters of the inductor. The efficiency of energy transformation is analyzed. The possibility of non-destructive applications of single turn inductor, flux concentrator, helix inductor, and multi-section inductor is discussed. The design of pulsed magnetic inductors requires complex analysis of electrical, thermal and mechanical overloads, and the most limited factor is the destructive mechanical stress. For the first estimation the failure criteria of maximal available magnetic field inductor and the crosssectional distribution of stress intensity under action of Lorentz forces are presented. The multi-section inductor is chosen as the challenging long life construction for further experimentations in high magnetic field generation area. Ill.11, bibl.11 (in English; summaries in Lithuanian, English, Russian).

Nagrinėjami impulsiniai induktoriai, naudojami stipriems magnetiniams laukams generuoti. Veikimo principas pagrįstas didelės talpos energijos kaupiklio iškrova per induktorių. Ašinis magnetinis laukas apskaičiuojamas pagal tradicines formules, žinant impulsinės srovės vertę ir induktoriaus geometrinius parametrus. Analizuojamas elektrinės energijos transformavimo į magnetinę efektyvumas. Pateiktos vienos vijos spiralinio induktoriaus, magnetinio srauto koncentratoriaus, kelių sekcijų induktoriaus pagrindinės charakteristikos ir konstrukcijos. Projektuojant impulsinius induktorius, reikia įvertinti elektrinius, šiluminius bei mechaninius veiksnius. Būtent mechaniniai perkrovimai riboja didelių impulsinių magnetinių laukų induktorių sukūrimo galimybes. Norint sukurti patikimą daugkartinio naudojimo impulsinio magnetinio lauko induktorių, būtina spęsti sudėtingą termomechaninį uždavinį. Pirmu artėjamu analizuojamas mechaninių įtempimų pasiskirstymas induktoriuje. Pateikti Lorenzo jėgų ir įtempių skaičiavimo rezultatai. Kelių sekcijų induktoriaus konstrukcija pasirinkta kaip perspektyviausia, projektuojant daugkartinio naudojimo stiprių impulsinių magnetinių laukų induktorius. Il.11, bibl.11 (anglų kalba; santraukos lietuvių, anglų, rusų k.).