[發明專利]一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈

有效

• 申請號: 202210819293.0
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN114898966B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 朱秀萍;肖京平;彭德煒;杜博枝;史雨;孟龍;閆國鑫;禮紹博;李玉慧;韓向東
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心空天技術研究所
• 主分類號: H01F7/20
• 分類號: H01F7/20;H01F27/28;H01F27/30
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳彥波

本發明公開了一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈，包括兩個第一亥姆霍茲線圈和一對線圈支撐，兩個第一亥姆霍茲線圈共軸且平行的套設在一對線圈支撐外側，兩個第一亥姆霍茲線圈的軸向距離與其半徑相等，一對線圈支撐的內側安裝有兩個第二亥姆霍茲線圈，還包括兩個第三亥姆霍茲線圈，第三亥姆霍茲線圈的半徑小于第二亥姆霍茲線圈，兩個第三亥姆霍茲線圈安裝在一對線圈支撐的內側，兩個第三亥姆霍茲線圈的軸向距離大于兩個第一亥姆霍茲線圈的軸向距離，且兩個第三亥姆霍茲線圈之間的軸線中點和兩個第一亥姆霍茲線圈之間的軸線中點相同。本發明能夠實現增強磁場強度同時增加磁場均勻性的目的。

技術領域

本發明涉及勻強磁場磁體構型設計技術領域，尤其涉及一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈。

背景技術

在磁傳感器校準、材料的充退磁、醫學設備等領域，除了要求磁場源有一定的磁場強度外，還希望磁場在工作空間中有一定的分布，如磁場強度均勻，最常見的勻強磁場線圈有亥姆霍茲線圈和螺線管線圈，它們因結構簡單、加工方便得以廣泛應用。螺線管線圈多用于產生軸向符合要求的磁場，徑向磁場性能參數較差，且工作過程產生熱量較大；亥姆霍茲線圈是由兩個半徑相同、匝數相同、間距等于線圈的半徑、所通的電流大小相等方向相同的線圈組成，此種線圈中心點附近沿軸向分布的磁場較為均勻，但其僅適合產生小范圍均勻區域的磁場。研究表明，亥姆霍茲線圈僅在中心點附近極小范圍內可實現一定的磁場均勻性，要想實現較大范圍的均勻區，只能通過增大線圈的幾何尺寸來滿足。這樣不僅給加工制作帶來不便，而且給線圈的搬運造成困難，特別是對線圈空間尺寸有嚴格限制時，簡單的亥姆霍茲線圈便無法滿足設計要求。針對如何增大磁場均勻區域和均勻度的問題，可以通過組合線圈的方式來實現。

發明內容

本發明意在提供一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈，以實現增強磁場強度同時增加磁場均勻性的目的。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈，包括兩個第一亥姆霍茲線圈和一對線圈支撐，兩個所述第一亥姆霍茲線圈共軸且平行的套設在一對線圈支撐外側，兩個所述第一亥姆霍茲線圈的軸向距離與其半徑相等，一對線圈支撐的內側安裝有兩個第二亥姆霍茲線圈，兩個所述第二亥姆霍茲線圈分別與兩個所述第一亥姆霍茲線圈的水平高度相同且共軸。

進一步，還包括兩個第三亥姆霍茲線圈，所述第三亥姆霍茲線圈的半徑小于所述第二亥姆霍茲線圈，兩個所述第三亥姆霍茲線圈安裝在一對線圈支撐的內側，兩個所述第三亥姆霍茲線圈的軸向距離大于兩個所述第一亥姆霍茲線圈的軸向距離，且兩個所述第三亥姆霍茲線圈之間的軸線中點和兩個所述第一亥姆霍茲線圈之間的軸線中點相同。

進一步，兩個所述第一亥姆霍茲線圈的軸向距離為0.5m-1.5m，兩個所述第一亥姆霍茲線圈的半徑為1m-2m，兩個所述第一亥姆霍茲線圈的通電電流為180A-240A。

本發明的有益效果是：

通過本發明所設計構造的麥克斯韋組合線圈，可以實現在同等用料的條件下產生磁通強度更大、更均勻的磁場環境。采用上述技術方案，當對三組線圈進行供電且電流方向相同時，則可在線圈中間區域內產生勻強、恒穩磁場，通過調整電流大小可以調整磁場強度，當電流大小不小于200A時，可產生磁場強度不小于600Gs、磁場均勻度不小于95%的勻強磁場。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈的立體結構示意圖；

圖2為本發明提供的一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈的正視圖；

圖3為本發明提供的一種基于圓形磁體構型的麥克斯韋組合線圈的俯視圖；

其中，附圖標記包括：1、第三亥姆霍茲線圈；2、第二亥姆霍茲線圈；3、第一亥姆霍茲線圈；4、第一連接件；5、第二連接件；6、線圈支撐。

具體實施方式