[發明專利]均勻磁場發生器

有效

• 申請號: 201710021664.X
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106601427B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 羅豪甦;馬甲帥;方聰;狄文寧;李曉兵;楊林榮;徐海清;林迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 姚佳雯;張力允

本發明公開了一種均勻磁場發生器，包括：一對永磁體，多個采用高磁導率材料制成的環，和采用低磁導率材料制成的固定部，所述一對永磁體分別固定在所述固定部的兩端，多個所述環均勻固定在所述固定部的周面上。本發明的均勻磁場發生器無功耗、且體積小，成本低，而且便于攜帶。此外，本發明的均勻磁場發生器應用廣泛，可被廣泛用于基于磁致伸縮材料的驅動器、換能器、傳感器或者由驅動器、換能器、傳感器形成的陣列等，也可用于其他需要直流磁環境的任何裝置。

技術領域

本發明涉及一種均勻磁場發生器，尤其涉及一種無功耗、便攜式的均勻磁場發生器。

背景技術

均勻磁場空間在物理實驗、中子束研究、材料科學以及醫療的應用上扮演著重要的角色，尤其是基于磁致伸縮材料制作的各種傳感器或者驅動器更需要一個均勻的偏置磁場來使磁致伸縮材料如非晶合金帶或者Terfenol-D合金等發揮其最優性能。磁致伸縮效應是二階效應，事實上磁致伸縮材料在零場附近的磁致伸縮效應特別弱，所以磁致伸縮材料需要磁偏置來使它們能發揮最強的磁致伸縮效應。例如在磁電型弱磁傳感器陣列中（磁電型弱磁傳感器是基于磁致伸縮效應與壓電效應的磁傳感器），為使陣列中各個磁傳感器性能保持一致，各個敏感單元要放置在同樣的磁偏置環境中。這就對磁場發生裝置有一個較高的要求。

已知均勻磁場發生器有螺線管線圈磁場發生器或亥姆霍茨線圈磁場發生器，然而基于線圈的磁場發生器都需要直流電流連續供電才能保持線圈產生穩恒磁場。傳感器往往放置在電很難達到的地方，所以線圈式磁場發生器嚴重阻礙了基于磁致伸縮材料傳感器的使用范圍。而且線圈式磁場發生器所需電流大，功耗大，這嚴重阻礙了低功耗傳感器的使用。

最常見的磁場發生設備是永磁鐵，永磁鐵磁場發生器無功耗。常見的永磁鐵的形狀有圓片狀、方片狀、圓環狀和馬蹄形等。但是基于片狀或環狀的永磁鐵產生的磁場都極不均勻，這對磁場均勻度要求較高的磁致伸縮材料而言將嚴重降低磁致伸縮材料的性能。馬蹄形磁鐵產生的磁場均勻度比片狀或者環狀永磁鐵稍高，而且均勻磁場空間小，也不適用于磁致伸縮材料。

所以對基于磁致伸縮材料的傳感器或者驅動器而言，研制出一種無功耗、磁場均勻的磁場發生裝置將會大大拓寬這類傳感器或者驅動器的應用范圍。

發明內容

本發明旨在提供一種無功耗、便攜式的均勻磁場發生器。

為實現上述目的，本發明采用如下結構：包括：一對永磁體，多個采用高磁導率材料制成的環，和采用低磁導率材料制成的固定部，所述一對永磁體分別固定在所述固定部的兩端，多個所述環均勻固定在所述固定部的周面上。

本發明的均勻磁場發生器能產生垂直于一對永磁體軸線的均勻磁場，且其主要有如下優點：

不同于通電螺線管，本發明的均勻磁場發生器無功耗、體積小、便攜。此外，本發明的均勻磁場發生器應用廣泛，可被廣泛用于基于磁致伸縮材料的驅動器、換能器、傳感器或者由驅動器、換能器、傳感器形成的陣列等，也可用于其他需要直流磁環境的任何裝置。

優選地，所述永磁體為鐵氧體永磁鐵或合金永磁鐵，所述永磁體亦可是同種材料的不同型號的磁鐵。

較佳為所述高磁導率材料為坡莫合金、非晶合金帶、或錳鋅鐵氧體。

也可以是所述低磁導率材料為PVC。

優選為，所述高磁導率材料為采用超急劇凝固法制備的非晶合金帶。借助其高磁導率性能可使單個非晶合金帶處于同磁勢狀態。

優選地，所述固定部為直筒狀，所述環的繞制方向與所述固定部的軸線垂直。借助于此，本發明能有效地產生垂直于一對永磁體軸線的均勻磁場。更優選地，所述固定部的截面為圓形或對稱的多邊形。所述固定部為籠狀亦可。