Rev. Phys. Appl. (Paris) 21, 563-577 (1986)
DOI: 10.1051/rphysap:01986002109056300

Sur les champs magnétiques pulsés crowbar. I. Caractéristiques géométriques et électriques des bobines en cuivre

S. Askenazy¹, Ch. Fert¹, J. Marquez¹, Ph. Bellan², Ph. Wallace³ et F. Herlach<sup>4

1</sup>  Service CNRS des Champs Magnétiques Intenses et Laboratoire de Physique des Solides, I.N.S.A., Avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex, France
²  Service de Mathématiques, I.N.S.A., Avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex, France
³  McGill University, Montréal, Québec
⁴  Katholicke Universiteit, Laboratorium Voor Lage Temperaturen en Hoge-Veldenfysika Celestijnenlaan 200D, B-3030 Leuven, Belgique

Abstract
A pulsed magnetic field is characterized by the peak value B 0, by the magnetic energy W and by the inner coil radius a1. We propose a set of formulae giving for any values of w = W /(2.5 a31 B20) and Γ (outer diameter/ coil length) : the coil « thickness », the crowbar decay time constant, the field homogeneity, the coil temperature at the end of the magnetic pulse. We show that for any pulsed field, the stress on the inner turns is lowest when choosing the parameter Γ equal to 1.36. We analyse the magnetic field conversion efficiency taking into account the adiabatic heating of the winding. Throughout the paper we emphasize the interest of using very thick coils.

Résumé
Un champ pulsé est défini par le champ crête B0, l'énergie magnétique W et le rayon intérieur a1 des bobines. Nous proposons un ensemble de formules qui, pour chaque couple w = W/2,5 a31 B20 et Γ = diamètre extérieur/longueur des bobines, donnent : l'« épaisseur » de chaque bobine, leur constante de temps, l'homogénéïté du champ magnétique, la température du bobinage à la fin d'une impulsion crowbar. Nous montrons, que pour chaque champ pulsé, c'est dans la bobine Γ = 1,36, que les contraintes magnétiques de coeur sont minimales. Nous analysons le rendement magnétique en prenant en compte l'échauffement adiabatique du bobinage. A chaque étape du texte, apparaît l'intérêt des bobines très épaisses.

PACS
5120 - Magnetostatics.
5130 - Magnetic effects of electric currents.

Key words
coils -- magnetic fields -- crowbar pulsed magnetic fields -- magnetic energy -- inner coil radius -- stress -- magnetic field conversion efficiency -- adiabatic heating -- winding -- very thick coils -- Cu coils