[發明專利]一種亥姆霍茲線圈架

在審

• 申請號: 201710005013.1
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN106772159A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 朱弢;楊鋒;朱熠;孫永紅
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: G01R33/34
• 分類號: G01R33/34
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙)11248
• 代理人: 李彬,張小娟

技術領域

本發明屬于均勻磁場產生領域，涉及一種亥姆霍茲線圈架。

背景技術

亥姆霍茲線圈就是一對間距等于半徑的共軸圓線圈。只有滿足對稱于中心點O的兩個單匝線圈間距等于半徑r這一條件，才能保證線圈中心點附近的磁場最均勻，才能稱其為亥姆霍茲線圈。因此，保證兩個共軛布置的單匝線圈間距等于半徑是亥姆霍茲線圈的必要條件，如圖1所示。

然而，當線圈匝數增多時，就會偏離這個條件。以共軛布置的三匝線圈為例。按現有的線圈繞法，導線是一匝挨一匝水平繞上去的，最終排布在一個圓柱面上，即線輥面是圓柱形的。如圖2所示，若中間一對共軛匝的間距等于半徑r，那么，另外兩對共軛匝的間距就分別是r-d和r+d(d為線圈導線的直徑)。這表明，按此繞法，大多數共軛匝間距與半徑不相等，不滿足使線圈中心點O附近磁場最均勻的條件。所以，采用現有繞法，匝數越多，偏離磁場均勻性條件越遠。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的是提供一種亥姆霍茲線圈架，該線圈架的線輥面為圓臺形，確保每對共軛匝始終滿足亥姆霍茲線圈條件，從而使線圈中心點附近磁場最均勻，提高磁場均勻性。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供一種亥姆霍茲線圈架，該線圈架包括兩個成對、共軛布置的線圈架，每個線圈架的線輥面均為圓臺形，且該圓臺形的圓臺母線與旋轉軸的夾角θ＝arctan2＝63.4°。

所述線圈架的線輥面上設置有用于纏繞線圈的凹槽。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

本發明改變了線輥面的形狀，將線輥面由原來的圓柱形改進為圓臺形，且該圓臺母線與旋轉軸夾角θ＝arctan2，確保線圈每對共軛匝的間距始終等于半徑，滿足了亥姆霍茲線圈條件，提高了磁場均勻性。

附圖說明

圖1為亥姆霍茲線圈的示意圖；

圖2為現有的亥姆霍茲線圈繞法的示意圖；

圖3為本發明亥姆霍茲線圈架的線圈繞法的示意圖；

圖4為本發明的線圈繞法的剖面圖；

圖5為本發明線亥姆霍茲線圈架的結構示意圖；

圖6為本發明線亥姆霍茲線圈架的剖視圖；

圖7為圖6的局部放大圖。

其中的附圖標記為：

O亥姆霍茲線圈中心點

r亥姆霍茲線圈半徑

d線圈導線的直徑

線輥面上相鄰亥姆霍茲線圈線圈半徑的變化量

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行進一步說明。

以兩個共軛布置的三匝亥姆霍茲線圈為例。如圖3和圖4所示，由亥姆霍茲線圈中心點O向線圈軸的兩邊，共軛匝的間距和半徑按比例增加，確保共軛各匝間距始終等于半徑，克服了水平繞制線圈時，共軛匝間距改變而半徑不變的缺點。按本發明的繞法，無論匝數多少，都能確保每對共軛匝始終滿足亥姆霍茲線圈條件。

此時的線輥面不是圓柱形，而是圓臺形，圓臺形的圓臺母線與亥姆霍茲線圈旋轉軸具有夾角θ。根據亥姆霍茲線圈條件，能夠證明tanθ＝2。如圖4所示，設中間一對共軛匝半徑為r，那么，另外兩對共軛匝的間距就分別是r-δ和r+δ(線輥面上相鄰亥姆霍茲線圈線圈半徑的變化量)，其間距就分別是r-δ和r+δ，始終滿足亥姆霍茲線圈條件。

如圖5至圖7所示，本發明的亥姆霍茲線圈架，該線圈架包括兩個成對、共軛布置的線圈架，每個線圈架的線輥面均為圓臺形，且該圓臺的母線與旋轉軸(即線圈軸)夾角θ＝arctan2＝63.4°。這就可以保證，無論匝數多少，繞在該線圈架上的每對共軛匝都滿足線圈中心點附近磁場最均勻的條件，從而提高了磁場均勻性。

進一步，所述線圈架的線輥面上設置有用于纏繞線圈的凹槽。