CN106772159A - 一种亥姆霍兹线圈架 - Google Patents

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杨锋
朱熠
孙永红
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Abstract

本发明属于均匀磁场产生领域，涉及一种亥姆霍兹线圈架。该线圈架包括两个成对、共轭布置的线圈架，每个线圈架的线辊面均为圆台形，且该圆台形的圆台母线与旋转轴的夹角θ＝arctan2＝63.4°，满足亥姆霍兹线圈条件。这就确保了无论线圈匝数多少，绕在该线圈架上的每对共轭匝都满足线圈中心点附近磁场最均匀的条件，从而提高了线圈的磁场均匀性。

Description

一种亥姆霍兹线圈架
技术领域
本发明属于均匀磁场产生领域，涉及一种亥姆霍兹线圈架。
背景技术
亥姆霍兹线圈就是一对间距等于半径的共轴圆线圈。只有满足对称于中心点O的两个单匝线圈间距等于半径r这一条件，才能保证线圈中心点附近的磁场最均匀，才能称其为亥姆霍兹线圈。因此，保证两个共轭布置的单匝线圈间距等于半径是亥姆霍兹线圈的必要条件，如图1所示。
然而，当线圈匝数增多时，就会偏离这个条件。以共轭布置的三匝线圈为例。按现有的线圈绕法，导线是一匝挨一匝水平绕上去的，最终排布在一个圆柱面上，即线辊面是圆柱形的。如图2所示，若中间一对共轭匝的间距等于半径r，那么，另外两对共轭匝的间距就分别是r-d和r+d(d为线圈导线的直径)。这表明，按此绕法，大多数共轭匝间距与半径不相等，不满足使线圈中心点O附近磁场最均匀的条件。所以，采用现有绕法，匝数越多，偏离磁场均匀性条件越远。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种亥姆霍兹线圈架，该线圈架的线辊面为圆台形，确保每对共轭匝始终满足亥姆霍兹线圈条件，从而使线圈中心点附近磁场最均匀，提高磁场均匀性。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种亥姆霍兹线圈架，该线圈架包括两个成对、共轭布置的线圈架，每个线圈架的线辊面均为圆台形，且该圆台形的圆台母线与旋转轴的夹角θ＝arctan2＝63.4°。
所述线圈架的线辊面上设置有用于缠绕线圈的凹槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明改变了线辊面的形状，将线辊面由原来的圆柱形改进为圆台形，且该圆台母线与旋转轴夹角θ＝arctan2，确保线圈每对共轭匝的间距始终等于半径，满足了亥姆霍兹线圈条件，提高了磁场均匀性。
附图说明
图1为亥姆霍兹线圈的示意图；
图2为现有的亥姆霍兹线圈绕法的示意图；
图3为本发明亥姆霍兹线圈架的线圈绕法的示意图；
图4为本发明的线圈绕法的剖面图；
图5为本发明线亥姆霍兹线圈架的结构示意图；
图6为本发明线亥姆霍兹线圈架的剖视图；
图7为图6的局部放大图。
其中的附图标记为：
O亥姆霍兹线圈中心点
r亥姆霍兹线圈半径
d线圈导线的直径
线辊面上相邻亥姆霍兹线圈线圈半径的变化量
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
以两个共轭布置的三匝亥姆霍兹线圈为例。如图3和图4所示，由亥姆霍兹线圈中心点O向线圈轴的两边，共轭匝的间距和半径按比例增加，确保共轭各匝间距始终等于半径，克服了水平绕制线圈时，共轭匝间距改变而半径不变的缺点。按本发明的绕法，无论匝数多少，都能确保每对共轭匝始终满足亥姆霍兹线圈条件。
此时的线辊面不是圆柱形，而是圆台形，圆台形的圆台母线与亥姆霍兹线圈旋转轴具有夹角θ。根据亥姆霍兹线圈条件，能够证明tanθ＝2。如图4所示，设中间一对共轭匝半径为r，那么，另外两对共轭匝的间距就分别是r-δ和r+δ(线辊面上相邻亥姆霍兹线圈线圈半径的变化量)，其间距就分别是r-δ和r+δ，始终满足亥姆霍兹线圈条件。
如图5至图7所示，本发明的亥姆霍兹线圈架，该线圈架包括两个成对、共轭布置的线圈架，每个线圈架的线辊面均为圆台形，且该圆台的母线与旋转轴(即线圈轴)夹角θ＝arctan2＝63.4°。这就可以保证，无论匝数多少，绕在该线圈架上的每对共轭匝都满足线圈中心点附近磁场最均匀的条件，从而提高了磁场均匀性。
进一步，所述线圈架的线辊面上设置有用于缠绕线圈的凹槽。

Claims (2)

1.一种亥姆霍兹线圈架，其特征在于：该线圈架包括两个成对、共轭布置的线圈架，每个线圈架的线辊面均为圆台形，且该圆台形的圆台母线与旋转轴的夹角θ＝arctan2＝63.4°。
2.根据权利要求1所述的亥姆霍兹线圈架，其特征在于：所述线圈架的线辊面上设置有用于缠绕线圈的凹槽。
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