[實用新型]螺線管線圈和包括螺線管線圈的磁測量設備

有效

• 申請號: 202022075216.8
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN212516755U
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 徐海生;陸俊
• 申請（專利權）人: 北京海澳達科技有限公司
• 主分類號: H01F7/20
• 分類號: H01F7/20;H01F41/04;H01F41/06
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

本實用新型涉及螺線管線圈和包括螺線管線圈的磁測量設備。根據一實施例，一種螺線管線圈可包括多個線圈匝，所述多個線圈匝在所述螺線管線圈的軸線方向上是均勻繞制的。在從所述螺線管線圈的軸線的中心朝向兩端的方向上，所述螺線管線圈的直徑逐漸減小。優選地，在經過所述螺線管線圈的軸線的橫截面中，所述螺線管線圈具有關于所述螺線管線圈的軸線對稱的拋物線形狀。所述螺線管線圈能夠在其內部空間中提供均勻的磁場，從而滿足各種磁測量應用的需要。

技術領域

本實用新型總體上涉及磁場測量技術領域，更特別地，涉及一種能產生均勻磁場的螺線管線圈及其制造方法、以及包括該螺線管線圈的磁測量設備。

背景技術

諸如磁力儀、核磁共振陀螺儀之類的磁測量設備通常包括產生均勻磁場的裝置，例如用于抵銷環境磁場，或者用于平衡并且由此確定待測磁場。常見的用于產生均勻磁場的裝置包括螺線管線圈和赫姆霍茲線圈等。赫姆霍茲線圈包括兩個半徑為R的同軸圓形線圈，兩個線圈之間的軸向距離h設置為與半徑R相等，由此在兩個線圈的軸向中心位置處產生不均勻程度極小化的磁場，即軸向磁場的二階倒數為零。然而，赫姆霍茲線圈需要制作骨架以將兩個線圈相對固定到預定位置，因此制作工藝復雜，而且較難以小型化。此外，赫姆霍茲線圈產生預定磁場所需的電流大小比螺線管線圈更大，能量效率不高。因此，對于一些體積較小、量程較大的磁測量應用而言，赫姆霍茲線圈不是最佳選擇。

螺線管線圈繞制簡單，可以不使用骨架，而且可以容易地繞制較小的線圈，因此可以廣泛應用于各種規格的磁測量設備中。理論上，當螺線管線圈為無限長時，在螺線管線圈內部產生的磁場是均勻的。然而，當螺線管線圈具有有限的長度L時，如圖1所示，磁力線11在螺線管10兩端發散，導致內部的磁場變得不均勻。因此，如何提高螺線管線圈內部磁場的均勻性，是一個一直被研究的課題。

題為“一種不等間距螺線管”的發明專利申請201811304808.3公開了一種螺線管線圈，其通過從線圈兩端朝向中心逐漸增加相鄰線圈之間的間距，來補償線圈兩端的磁場強度，提高磁場均勻性。題為“一種磁力儀測量范圍與梯度容限指標測量裝置”的發明專利申請201910465922.2公開了另一種螺線管線圈，其通過在螺線管線圈的兩端位置處在線圈外圍附加地繞制多個補償線圈，來補償螺線管兩端的磁場強度，提高磁場均勻性。然而，這些方法都需要精確地控制線圈繞制過程以將線圈匝繞制在預定位置，施工難度大，繞線時的工藝偏差可能導致實際產生的磁場的均勻度不能達到設計要求。

實用新型內容

本實用新型的一個方面在于提供一種螺線管線圈，其可包括多個線圈匝，所述多個線圈匝在所述螺線管線圈的軸線方向上是均勻繞制的。在從所述螺線管線圈的軸線的中心朝向兩端的方向上，所述螺線管線圈的直徑逐漸減小。

在經過所述螺線管線圈的軸線的橫截面中，所述螺線管線圈可具有關于所述螺線管線圈的軸線對稱的拋物線形狀。

所述拋物線形狀可滿足公式其中L是螺線管線圈的長度，γ是螺線管線圈的長度L與中心位置處的最大直徑D之間的比值，x是在所述螺線管線圈的軸線方向上，離所述軸線的中心的距離，a是二次項系數。

所述二次項系數a的取值范圍可以為優選地，所述二次項系數a的取值約為

所述螺線管線圈還可包括骨架，所述骨架可具有中空結構，所述多個線圈匝均勻繞制在所述骨架上。在經過所述螺線管線圈的軸線的橫截面中，所述骨架可具有所述拋物線形狀。

本實用新型的一個方面在于提供一種制造螺線管線圈的方法，包括：制造骨架，在與所述骨架的軸線垂直的橫截面中，所述骨架具有圓形形狀，在從所述骨架的軸線的中心朝向兩端的方向上，所述骨架的直徑逐漸減小；以及在所述骨架上繞制多個線圈匝，在沿所述骨架的軸線的方向上，所述多個線圈匝是均勻繞制的。

在經過所述軸線的橫截面中，所述骨架的外表面可具有關于所述軸線對稱的拋物線形狀。