[實用新型]脈沖強磁場裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420154487.4
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN203895209U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蹇興亮;張澄宇;鄧國勇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01F7/00
• 分類號: H01F7/00;H03K3/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及物理學(xué)中的強磁場領(lǐng)域和電氣工程中的強脈沖領(lǐng)域，特別涉及一種采用電容儲能型電源放電產(chǎn)生脈沖強磁場的裝置。是一種非破壞性脈沖強磁場的產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)

強磁場作為一種特殊的、極端的科學(xué)研究條件，對科學(xué)研究取得突破性進展有著強大的推動力，而脈沖強磁場比穩(wěn)態(tài)強磁場更容易獲得高強度的磁場。所以，世界各發(fā)達國家都建立了自己的脈沖強磁場實驗室，用來產(chǎn)生脈沖強磁場，為各領(lǐng)域科學(xué)研究提供強磁場。本實用新型所述的脈沖強磁場是指峰值磁場在10T以上。

實現(xiàn)脈沖強磁場的電源通常有電容儲能型、電感儲能型、脈沖發(fā)電機型、電網(wǎng)整流型等，本實用新型屬于電容儲能型電源。世界最強脈沖強磁場產(chǎn)生裝置位于美國的洛斯-阿拉莫斯(Los?Alamos)國家實驗室，采用電容儲能和脈沖發(fā)電機混合型電源，磁體是一種多線圈結(jié)構(gòu)，脈沖發(fā)電機通過外線圈產(chǎn)生背景磁場，儲能電容通過內(nèi)線圈產(chǎn)生疊加磁場。國內(nèi)發(fā)明專利申請?zhí)枮?00810048231.4的脈沖磁場產(chǎn)生裝置也采用這種結(jié)構(gòu)。多線圈結(jié)構(gòu)的目的是靠外線圈產(chǎn)生背景磁場，內(nèi)線圈產(chǎn)生疊加磁場，外線圈的電感遠大于內(nèi)線圈的電感。由于電感大，要產(chǎn)生強磁場，要求電源的儲能也大，所以這種脈沖強磁場裝置體積必然很大。

采用脈沖發(fā)電機型的強磁場裝置體積很大，即便將脈沖發(fā)電機更換為電容器，體積仍然很大，因為通常所采用的電容器為具有自愈能力的金屬膜電容器，能量密度小于電解電容器。所以，目前脈沖強磁場裝置都以實驗室或?qū)嶒炛行牡男问浇ㄔO(shè)，占用很多房間，體積很大，尤其是峰值磁場在40T以上時。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有脈沖強磁場裝置體積大的缺點，提供一種小型化的、可放在科學(xué)家自己實驗室內(nèi)并由科學(xué)家自己隨意操作的脈沖強磁場實驗裝置。目前科學(xué)家們想利用強磁場做有關(guān)科學(xué)研究實驗，必須到強磁場實驗中心預(yù)約排隊，實驗操作也必須由強磁場專業(yè)人員協(xié)助才能進行相關(guān)科學(xué)實驗。本發(fā)明可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)小型化和操作便捷性，為農(nóng)業(yè)科學(xué)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)的科研工作者進行強磁場作用下的科學(xué)實驗研究提供脈沖強磁場。

本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

本實用新型裝置屬于電容儲能型脈沖強磁場發(fā)生裝置，也是由充電電路、儲能電容器模塊、放電晶閘管、續(xù)流二極管和磁體組成，磁體是由線圈和加固材料組成。與傳統(tǒng)裝置不同的是：磁體是一種多線圈結(jié)構(gòu)，由2個或2個以上同軸內(nèi)外嵌套的線圈組成，相鄰的同軸線圈繞制方向相反，不同線圈之間最大電感與最小電感的比值小于4；要么含有2個或2個以上同軸線圈的直接并聯(lián)，要么每個線圈分別經(jīng)一個晶閘管與儲能電容模塊連接。內(nèi)外相鄰線圈繞制方向相反有利于降低線圈間的絕緣要求，同時也便于線圈并聯(lián)時直接連接。

本發(fā)明磁體所包含的同軸線圈的個數(shù)最好為4個或4個以上。

所述儲能電容器模塊是由電解電容器通過串并聯(lián)組成的，可進一步減小裝置體積。

所述磁體線圈的最外面還纏繞有碳纖維布，作為加固材料。

所述磁體的碳纖維布的外面還有同軸鋼管，也作為加固材料。

所述磁體線圈中，后一個線圈的起端靠近前一個線圈的末端。

在繞制完成的線圈外面緊繞多層高強度碳纖維布，整體冷凍至零攝氏度以下；同時將一個內(nèi)徑等于碳纖維布外徑的鋼管加熱到100攝氏度以上，然后迅速將熱鋼管套在冷磁體的外面，等待鋼管溫度降低后，鋼管緊緊地箍住磁體線圈和碳纖維布。

附圖說明

圖1是一個4線圈結(jié)構(gòu)的磁體線圈沿其軸線剖開的剖視圖；

圖2是一個4線圈結(jié)構(gòu)的磁體線圈繞制示意圖，也是垂直于軸線的截面圖；

圖3是4線圈結(jié)構(gòu)的磁體通過晶閘管與儲能電容之間的第一種連接電路圖；

圖4是4線圈結(jié)構(gòu)的磁體通過晶閘管與儲能電容之間的第二種連接電路圖；

圖5是4線圈結(jié)構(gòu)的磁體通過晶閘管與儲能電容之間的第三種連接電路圖；

圖6是4線圈結(jié)構(gòu)的磁體通過晶閘管與儲能電容之間的第四種連接電路圖；

圖7是4線圈結(jié)構(gòu)的磁體通過晶閘管與儲能電容之間的第五種連接電路圖；