CN105280327A - 一种螺线管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺线管，包括外套筒以及用于将外套筒两端开口进行封装的上盖板和下盖板，外套筒、上盖板和下盖板均采用铁磁性材料制成，外套筒内中心位置设置有与上盖板和下盖板均相连的支持筒以及缠绕在支持筒外的线圈；上盖板和下盖板的中心位置均设置有一个通孔，通孔的直径与支持筒的内径相同。与采用无磁材料制成的传统螺线管相比，本发明中外套筒、上盖板和下盖板均采用铁磁性材料制成，能够用较少的励磁安匝数产生较高的磁场，提高磁场的均匀区，并且使得螺线管整体外形尺寸小巧，制作成本低廉，铁磁性材料制成的外套筒除短路非工作区域的磁回路外，还对显著减小了工作区域磁场的非均匀程度，提高了螺线管的性能。

Description

一种螺线管

技术领域

本发明涉及磁性测量领域，尤其涉及一种螺线管。

背景技术

在磁场空间技术中，螺线管作为开路磁场的一种产生形式而不可或缺。比如，按照IEC60404-7的规定，软磁材料的开路矫顽力测量就是在螺线管中实现的。作为一种开路磁场的产生形式，螺线管内部磁场H的大小取决于绕组匝数N和流过绕组的电流I的乘积的以及有效磁路长度L的大小，磁场H可以由公式(1)来表示：

$H=\frac{\mathrm{NI}}{L}---\left(1\right)$

现有螺线管均全部采用无磁材料构成，就是线圈直接绕在无磁的内筒上，因此相同的励磁安匝数产生的磁场较低，一般为1000Oe以下。而且为了提高均匀区，都做成了细长型的。由公式(1)可知，要想获得高磁场H有三种方式，第一种方式为增加绕组匝数N；第二种方式为增加电流I；第三种方式为减小有效磁路长度L。但是在实际应用中，为了减少电阻或者为了降温附着了冷却水管，常常不可能实现细导线的密绕；另外，考虑到电流源的匹配问题以及线圈的发热问题，电流I也不可能太大；并且受到螺线管的磁场均匀区的限制，有效磁路长度L也不可能太小。由于以上原因，传统的螺线管的磁场大小受到了各种条件的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种螺线管。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种螺线管，包括外套筒以及用于将所述外套筒两端开口进行封装的上盖板和下盖板，所述外套筒、所述上盖板和所述下盖板均采用铁磁性材料制成，所述外套筒内中心位置设置有与所述上盖板和所述下盖板均相连的支持筒以及缠绕在所述支持筒外的线圈；所述上盖板和所述下盖板的中心位置均设置有一个通孔，所述通孔的直径与所述支持筒的内径相同。

本发明的有益效果是：与采用无磁材料制成的传统螺线管相比，本发明中外套筒、上盖板和下盖板均采用铁磁性材料制成，能够用较少的励磁安匝数产生较高的磁场，提高磁场的均匀区，并且使得螺线管整体外形尺寸小巧，制作成本低廉，铁磁性材料制成的外套筒除短路非工作区域的磁回路外，还对显著减小了工作区域磁场的非均匀程度，提高了螺线管的性能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述铁磁性材料为DT4电工纯铁。

采用上述进一步方案的有益效果是：DT4电工纯铁作为电磁材料，电磁性能好。

进一步地，所述外套筒、所述上盖板和所述下盖板的厚度均为30mm。

进一步地，所述外套筒为空心圆柱形，直径为400mm，高度为340mm。

进一步地，所述支持筒采用不锈钢材料制成。

采用上述进一步方案的有益效果是：支持筒采用低磁导率的不锈钢材料制成，该材料对工作区域磁场的影响可以忽略。

进一步地，所述线圈的外表面和所述外套筒之间填充有导热硅胶。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以减少外套筒与线圈之间的缝隙。

进一步地，所述线圈采用铜导线绕制而成。

进一步地，所述线圈为50层，每层70匝，共3500匝。

进一步地，所述外套筒与所述上盖板和所述下盖板之间以及所述支持筒与所述上盖板和所述下盖板之间均通过螺钉连接。

进一步地，所述外套筒与所述上盖板和所述下盖板之间用于连接的所述螺钉采用无磁不锈钢材料。

附图说明

图1为本发明所述螺线管的立体剖面图；

图2为本发明所述螺线管的截面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外套筒，2、上盖板，3、下盖板，4、支持筒，5、线圈，6、通孔，7、螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明所述螺线管的立体剖面图；

如图1所示，一种螺线管，包括外套筒1以及用于将外套筒1两端开口进行封装的上盖板2和下盖板3，外套筒1、上盖板2和下盖板3均采用铁磁性材料制成，外套筒1内中心位置设置有与上盖板2和下盖板3均相连的支持筒4以及缠绕在支持筒4外的线圈5；上盖板2和下盖板3的中心位置均设置有一个通孔6，通孔6的直径与支持筒4的内径相同，因此，通孔6和支持筒4的中空部分构成贯穿的圆柱形空间。

本发明的螺旋管的工作区域为线圈5内部圆柱形空间，其中外套筒1、上盖板2和下盖板3均采用铁磁性材料制成，能够用较少的励磁安匝数产生较高的磁场，提高磁场的均匀区，并且使得螺线管整体外形尺寸小巧，制作成本低廉，铁磁性材料制成的外套筒1除短路非工作区域的磁回路外，还对显著减小了工作区域磁场的非均匀程度，提高了螺线管的性能。本发明中采用的铁磁性材料可以为DT4电工纯铁材料，外套筒1、上盖板2和下盖板3的优选厚度为30mm，外套筒1为空心圆柱形，并且外套筒1的优选直径为400mm，优选高度为340mm，明显小于传统螺线管，在产生相同磁场的情况下，传统螺线管的外形尺寸比本发明要大很多。

本发明中支持筒4可以采用低磁导率的不锈钢材料制成，例如304不锈钢，该材料对工作区域磁场的影响可以忽略。

本发明中线圈5可以采用外形尺寸为4mm×2.5mm(含绝缘漆层)的矩形铜导线绕制，线圈5可以设置为50层，每层70匝，共3500匝，允许绕制过程中出现的丢匝数不超过25匝。装配时将线圈5的2个线头从出线孔中探出，装配后裸露表面喷涂涂层。在线圈5的总匝数为3500匝时，本发明的螺线管的最大励磁安匝数为56700AT,线圈阻抗为5Ω，最大磁场为2538Gs,好场区范围为Φ20mm×150mm的圆柱形区域，此范围内磁场不均匀度<0.75％。

为保证线圈5散热，外套筒1与线圈5之间不能出现明显缝隙，因此可以在线圈5外表面和外套筒1之间填充适量的导热硅胶以减少外套筒1与线圈5之间的缝隙。

图2为本发明所述螺线管的截面图。

如图2所示，外套筒1与上盖板2和下盖板3之间以及支持筒4与上盖板2和下盖板3之间均通过螺钉7连接，外套筒1与上盖板2和下盖板3之间用于连接的螺钉7采用无磁不锈钢材料，支持筒4与上盖板2和下盖板3之间用于连接的螺钉7无特定要求。

本发明的螺线管的励磁安匝数为63000AT时，好场区内的磁场最小值为2800Gs，最大值为2821Gs，不均匀度小于0.75％，在实际运行中，励磁安匝数取56700AT，磁铁中心位置对应的磁场强度约为2537Gs。

本发明的螺线管可以用在软磁材料开路矫顽力测量系统中，与恒流源配合，产生高强度的均匀磁场，能够解决目前传统螺线管制作技术存在的磁场低、均匀区小以及长度大的问题，能够极大提高被测信号的水平，提高软磁材料的测量的技术水平，促进软磁材料研制和应用领域水平的提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺线管，其特征在于，包括外套筒(1)以及用于将所述外套筒(1)两端开口进行封装的上盖板(2)和下盖板(3)，所述外套筒(1)、所述上盖板(2)和所述下盖板(3)均采用铁磁性材料制成，所述外套筒(1)内中心位置设置有与所述上盖板(2)和所述下盖板(3)均相连的支持筒(4)以及缠绕在所述支持筒(4)外的线圈(5)；所述上盖板(2)和所述下盖板(3)的中心位置均设置有一个通孔(6)，所述通孔(6)的直径与所述支持筒(4)的内径相同。

2.根据权利要求1所述的螺线管，其特征在于，所述铁磁性材料为DT4电工纯铁。

3.根据权利要求1所述的螺线管，其特征在于，所述外套筒(1)、所述上盖板(2)和所述下盖板(3)的厚度均为30mm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的螺线管，其特征在于，所述外套筒(1)为空心圆柱形，直径为400mm，高度为340mm。

5.根据权利要求1所述的螺线管，其特征在于，所述支持筒(4)采用不锈钢材料制成。

6.根据权利要求1所述的螺线管，其特征在于，所述线圈(5)的外表面和所述外套筒(1)之间填充有导热硅胶。

7.根据权利要求1所述的螺线管，其特征在于，所述线圈(5)采用铜导线绕制而成。

8.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的螺线管，其特征在于，所述线圈(5)为50层，每层70匝，共3500匝。

9.根据权利要求1所述的螺线管，其特征在于，所述外套筒(1)与所述上盖板(2)和所述下盖板(3)之间以及所述支持筒(4)与所述上盖板(2)和所述下盖板(3)之间均通过螺钉(7)连接。

10.根据权利要求9所述的螺线管，其特征在于，所述外套筒(1)与所述上盖板(2)和所述下盖板(3)之间用于连接的所述螺钉(7)采用无磁不锈钢材料。