铠装螺线管磁系的磁势与功率的计算

孙仲元 肖金华

摘要 本文指出螺线管导体所占环形空间的场强分布规律从螺线管内

缘到外缘按直线变化。根据这一规律，按磁通连续性原理即可确定铁铠

厚度。

另据铠装螺线管内腔场强公式，得出铠装螺线管的功率为 W=H

增大α或减小β总是有利于提高GC因子，从而有利于提高磁场强度。

1 铠装螺线管磁系的磁势

铠装螺线管磁系（图1）的磁势主要由两部分组成。一为空气

隙的磁势，另一为铁铠内的磁势。

空气隙的磁势由下式确定。

本文详细地介绍了有限元法及预估反算法计算铠装螺线管内

点场强，进而确定漏磁系数 σ。实测结果表明，理论计算值与

测值吻合。

在铠装螺线管磁系设计研究时，以往对漏磁系数 σ 的确定，

计者常凭借经验来选择。然而，σ 是磁系设计中很关键的一个

数，σ过小，磁系达不到所要求的场强；σ过大，则会导致制造

本和生产时能耗的急剧增大。由此可见，采用更为合理可靠的

法来确定漏磁系数σ，将设计者从仅仅依赖于经验的困境中解

出来，是磁系设计研究的重要课题。

研究表明，可采用有限元法及预估反算法，精-确地计算螺线

内腔中点场强及其他各点场强，并由此可确定该磁系的漏磁系

σ，进而进行磁势的设计计算。

图2 86圆柱形螺线管端面从内缘到外缘不同距离x的场强变化曲线

铁铠圆筒部分的厚度可按同样方法确定。

对于鞍形铠装螺线管（图3）亦可按磁通连续性原理得到下式

铁铠的尺寸确定后，铁铠内的磁路长度便容易确定，从而铁

铠内的磁势也就可以按式（2）进行计算了。

铠装螺线管的内腔是一均匀磁场，它相当于无限长螺线管

磁场强度为

中：In———螺线管单位长度的安匝数。

螺线管的总安匝数按下式计算

则单位长度的安匝数