CN112768171A - 一种球形外空间的无矩线圈 - Google Patents

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CN112768171A CN202011518874.8A CN202011518874A CN112768171A CN 112768171 A CN112768171 A CN 112768171A CN 202011518874 A CN202011518874 A CN 202011518874A CN 112768171 A CN112768171 A CN 112768171A
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程华富
张海波
于晓东
顾清
吴园
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract

本发明公开了一种球形外空间的无矩线圈，涉及磁学计量测试技术领域，是一种能够适用于球形磁屏蔽筒的无矩线圈。该无矩线圈包括平行设置的四个正方形线圈骨架，四个正方形线圈骨架的中心共线、磁轴重合；且四个正方形线圈骨架沿中心轴面左右对称设置。四个正方形线圈骨架上沿其框架绕制绕组。四个正方形线圈骨架中，位于中央的两个为内骨架，两侧的为外骨架；两内骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；两外骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；四个正方形线圈骨架的顶点分布在同一个球面上。

Description

一种球形外空间的无矩线圈
技术领域
本发明涉及磁学计量测试技术领域，具体涉及一种球形外空间的无矩线圈。
背景技术
在磁学计量测试技术及其应用研究中，一般都离不开磁场线圈的使用。在弱磁场计量测试技术子领域，经常使用磁屏蔽筒加无矩线圈的形式来复现弱磁场。在多数场合磁屏蔽筒为圆柱形，在某些特殊场合需要使用球形磁屏蔽筒。普通结构的无矩线圈不适用于球形磁屏蔽筒。
因此目前亟需一种适合球形磁屏蔽筒的无矩线圈。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种球形外空间的无矩线圈，是一种能够适用于球形磁屏蔽筒的无矩线圈。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种球形外空间的无矩线圈，包括平行设置的四个正方形线圈骨架，四个正方形线圈骨架的中心共线、磁轴重合；且四个正方形线圈骨架沿中心轴面左右对称设置。
四个正方形线圈骨架上沿其框架绕制绕组。
四个正方形线圈骨架中，位于中央的两个为内骨架，两侧的为外骨架；两内骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；两外骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；四个正方形线圈骨架的顶点分布在同一个球面上。
进一步地，外骨架的半边长为a1；内骨架的半边长为a2；
Figure BDA0002848337810000011
则球面半径是
Figure BDA0002848337810000012
进一步地，内骨架所在平面到中心轴面的距离为d1；外骨架所在平面到中心轴面的距离为d2；
则：
Figure BDA0002848337810000021
进一步地，两内骨架上绕组的匝数相同，均为w1，两外骨架上绕组的匝数相同，均为w2；则
Figure BDA0002848337810000022
进一步地，两个外骨架上绕组串联，两个内骨架上绕组串联，外骨架上绕组与内骨架上绕组反向串联。
有益效果：
本发明提出一种球形外空间的无矩线圈，是一种能够适用于球形磁屏蔽筒的无矩线圈，每个方向有两组方形磁场线圈，其磁轴重合、绕组反向串联，间距、绕组匝数符合一定比例关系，组合成三轴无矩线圈时不影响彼此开口、不减少内部使用空间。
附图说明
图1为本发明球形外空间无矩线圈的俯视图；
图2为本发明球形外空间无矩线圈的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种球形外空间的无矩线圈，如图1所示，包括平行设置的四个正方形线圈骨架，四个正方形线圈骨架的中心共线、磁轴重合；且四个正方形线圈骨架沿中心轴面左右对称设置。
四个正方形线圈骨架上沿其框架绕制绕组。
四个正方形线圈骨架中，位于中央的两个为内骨架，两侧的为外骨架；两内骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；两外骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；四个正方形线圈骨架的顶点分布在同一个球面上。
外骨架的半边长为a1；内骨架的半边长为a2；
Figure BDA0002848337810000031
则球面半径是
Figure BDA0002848337810000032
内骨架所在平面到中心轴面的距离为d1；外骨架所在平面到中心轴面的距离为d2；则：
Figure BDA0002848337810000033
两内骨架上绕组的匝数相同，均为w1，两外骨架上绕组的匝数相同，均为w2；则
Figure BDA0002848337810000034
两个外骨架上绕组串联，两个内骨架上绕组串联，外骨架上绕组与内骨架上绕组反向串联。
上述组成部件间的连接关系为：两个外绕组线圈绕组串联，两个内绕组线圈绕组串联，外绕组与内绕组反向串联。
当需要复现三轴磁场时，可以按上述关系组合成正交的三轴无矩线圈系统。
将该无矩线圈设置于球形磁屏蔽壳体内部，每个方向有两组方形磁场线圈，其磁轴重合、绕组反向串联，间距、绕组匝数符合一定比例关系，组合成三轴无矩线圈时不影响彼此开口、不减少内部使用空间。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种球形外空间的无矩线圈，其特征在于，包括平行设置的四个正方形线圈骨架，四个正方形线圈骨架的中心共线、磁轴重合；且四个正方形线圈骨架沿中心轴面左右对称设置；
四个正方形线圈骨架上沿其框架绕制绕组；
四个正方形线圈骨架中，位于中央的两个为内骨架，两侧的为外骨架；两内骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；两外骨架尺寸相同，沿中心轴面左右对称设置；四个正方形线圈骨架的顶点分布在同一个球面上。
2.如权利要求1所述的无矩线圈，其特征在于，所述外骨架的半边长为a1；内骨架的半边长为a2；
Figure FDA0002848337800000011
则球面半径是
Figure FDA0002848337800000012
3.如权利要求2所述的无矩线圈，其特征在于，内骨架所在平面到中心轴面的距离为d1；外骨架所在平面到中心轴面的距离为d2；
则：
Figure FDA0002848337800000013
4.如权利要求3所述的无矩线圈，其特征在于，两内骨架上绕组的匝数相同，均为w1，两外骨架上绕组的匝数相同，均为w2；则
Figure FDA0002848337800000014
5.如权利要求1～4所述的无矩线圈，其特征在于，两个外骨架上绕组串联，两个内骨架上绕组串联，外骨架上绕组与内骨架上绕组反向串联。
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