CN116364382A - 在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，在BIPM型磁体上靠近气隙一端处优化设置有唯一的水平开合面，将BIPM型磁体在上下方向上分成非对称同轴设置的第一磁体和第二磁体，第一磁体和第二磁体中的一个作为固定部分且另一个作为可动部分，BIPM型磁体的开合通过对可动部分施加机械力使得可动部分相对于固定部分轴向移动来实现，通过利用可动部分的重力抵消BIPM开合时产生的部分电磁力，使得BIPM型磁体的开合所需的机械力最小。本发明可解决电天平实验装置BIPM型磁体因电磁吸引力过大、难以实现在线操作，而离线操作又严重干扰线圈准直测量系统的难题，能够大幅提升电天平实验装置操作的便捷性和测量的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电磁测量和精密仪器技术领域，特别涉及一种在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统。
背景技术
磁体系统是以电天平法复现质量单位千克的核心装置之一。一般地，要求磁体系统能在10mm及以上测量范围内提供均匀度(沿竖直方向)优于5×10-4的磁场。目前，电天平法实验所需磁体系统均采用“永磁体+磁轭”的设计，即利用高磁导率磁轭将永磁体的磁力线引导通过内、外磁轭之间的均匀气隙，如此，可在该气隙中沿竖直方向产生较均匀的辐射磁场。目前，国际上最常采用的电天平实验装置的磁路设计，是由国际计量局提出的BIPM型磁路系统。
由于BIPM型磁体采用的是闭合磁路的设计，其在实验过程中面临以下主要问题：需要使用高达数kN甚至超过10kN的机械力，才能打开或关闭磁体。而实验中，需要对磁体系统的线圈或者悬挂系统的光学元器件进行调整的话，只能先将磁体从电天平实验装置中拆卸出来，然后，再使用特殊设计的机械装置将其打开。而为将磁体拆卸下来，一般需要先移除主要的光路元器件和电气接线，如此，不可避免地会对测量系统特别是线圈准直测量系统造成不良干扰。而且磁体重新安装回电天平实验装置后，还需要重新对线圈准直测量系统进行调节和复位，即整个重新调试的过程非常麻烦，既费时又费力。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统,可解决电天平实验装置BIPM型磁体因电磁吸引力过大、难以实现在线操作，而离线操作又严重干扰线圈准直测量系统的难题，能够大幅提升电天平实验装置操作的便捷性和测量的稳定性。
根据本发明实施例的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，在BIPM型磁体上靠近气隙一端处优化设置有唯一的水平开合面，所述水平开合面将所述BIPM型磁体在上下方向上分成非对称同轴设置的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体中的一个作为固定部分且另一个作为可动部分，所述固定部分用于与天平实验装置固定，所述BIPM型磁体的开合通过对所述可动部分施加机械力使得所述可动部分相对于所述固定部分轴向移动来实现，通过利用所述可动部分的重力抵消所述BIPM开合时产生的部分电磁力，使得所述BIPM型磁体的开合所需的机械力最小。
根据本发明实施例的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，通过优化设置水平开合面，利用可动部分的重力抵消BIPM型磁体开合时产生的部分电磁力如吸引力或排斥力，使得BIPM型磁体在一定范围内的开合所需的机械力最小，这样，在不影响电天平实验装置其他测量系统或功能实现的条件下，利用常规机械辅助装置如机械导轨和小功率电机等，便可完成BIPM型磁体的打开或关闭操作，实现对本发明的磁体系统的线圈或磁场特性的在线调节。本发明实施例的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统可解决电天平实验装置BIPM型磁体因电磁吸引力过大、难以实现在线操作，而离线操作又严重干扰线圈准直测量系统的难题，能够大幅提升电天平实验装置操作的便捷性和测量的稳定性。
在一些实施例中，所述第一磁体包括第一盖、第一内磁轭、第一永磁体和第一外磁轭，所述第一永磁体固定在所述第一盖和所述第一内磁轭之间，所述第一外磁轭环绕于所述第一永磁体和所述第一内磁轭的外周并与所述第一盖固定；
所述第二磁体包括第二盖、第二内磁轭、第二永磁体和第二外磁轭，所述第二永磁体固定在所述第二盖和所述第二内磁轭之间，所述第二外磁轭环绕于所述第二永磁体和所述第二内磁轭的外周并与所述第二盖固定；所述第二外磁轭和所述第二内磁轭分别对应地与所述第一外磁轭和所述第一内磁轭轴向正对，且所述第一磁体和所述第二磁体接触时的水平接触面为所述水平开合面。
在一些实施例中，所述水平开合面位于所述BIPM型磁体的中心水平面的一侧。
在一些实施例中，所述BIPM型磁体的装配方式为以下四种装配方式的一种，所述四种装配方式分别如下：
装配方式一：所述水平开合面位于所述中心水平面的上侧，所述第二磁体为所述固定部分，所述第一磁体为所述可动部分；
装配方式二：所述水平开合面位于所述中心水平面的上侧，所述第一磁体为所述固定部分，所述第二磁体为所述可动部分；
装配方式三：所述水平开合面位于所述中心水平面的下侧，所述第二磁体为所述固定部分，所述第一磁体为所述可动部分；
装配方式四：所述水平开合面位于所述中心水平面的下侧，所述第一磁体为所述固定部分，所述第二磁体为所述可动部分。
在一些实施例中，以中心水平面A做参考,中心水平面A的竖直坐标z＝0mm,所述中心水平面至所述水平开合面的距离为zo，所述BIPM型磁体打开状态时的所述第一磁体和所述第二磁体之间的距离为Δz，所述第一磁体和所述第二磁体之间的电磁力为f(Δz)，并定义吸引力为负，排斥力为正，第一磁体的重力G1，第二磁体的重力为G2，所需最大的机械力为Δf，则在所述装配方式一、所述装配方式二、所述装配方式三和所述装配方式四下，所述所需最大的机械力分别依次对应地表征为：
(1)Δf＝Max|f(Δz)-G1|；
(2)Δf＝Max|f(Δz)+G2|；
(3)Δf＝Max|f(Δz)-G2|；
(4)Δf＝Max|f(Δz)+G1S|。
在一些实施例中，对任意hmin/2<zo<ha/2，其中，hmin为测量所需的磁场最小均匀区，ha为气隙的高度，利用电磁场有限元仿真工具进行数值计算或做数值估算，可得到Δf随Δz变化的特性曲线；在不同的zo取值范围内，取Δf(zo)为最小量值的一点位置作为所述水平开合面的位置。
在一些实施例中，所述BIPM型磁体通过综合比较所述四种装配方式下的Δf(zo)的大小以及zo对磁场均匀区的影响大小，来选择最合适的一种方式进行装配。
在一些实施例中，当不能同时满足zo>hmin/2和保证对均匀区磁场不造成破坏，则取zo＝hmin/2。
在一些实施例中，采用机械辅助装置对所述可动部分进行牵引，牵引移动半径大于所述BIPM型磁体气隙的平均半径。
在一些实施例中，所述BIPM型磁体的外周处布置有机械导轨，所述机械导轨包括直线滑轨和活动件，所述直线滑轨的延伸方向与所述BIPM型磁体的轴向一致，所述直线滑轨与所述固定部分固定，所述活动件与所述可动部分固定，所述活动件可沿所述直线滑轨滑动。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的水平开合平面位于中心水平面上侧情况下磁体系统的1/2装配示意图；
图2是本发明实施例的水平开合平面位于中心水平面下侧情况下磁体系统的1/2装配示意图；
图3是本发明实施例的水平开合面的设置位置示意图之一；
图4是本发明实施例的水平开合面的设置位置示意图之二；
图5为本发明一个算例中的BIPM型磁体开合的电磁力f随zo和Δz变化的特性曲线；
图6为本发明一个算例中在四种装配情形下Δf随水平开合面位置zo变化的特性曲线。
附图标记：
BIPM型磁体100；第一磁体1；第一盖101；第一内磁轭102；第一外磁轭103；第一永磁体104；第二磁体2；第二盖201；第二内磁轭202；第二外磁轭203；第二永磁体204；机械导轨3；直线滑轨301；活动件302；中心水平面A；水平开合面B。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1至图6描述本发明实施例的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，在BIPM型磁体100上靠近气隙一端处优化设置有唯一的水平开合面B，水平开合面B将BIPM型磁体100在上下方向上分成非对称同轴设置的第一磁体1和第二磁体2，特别是将BIPM型磁体100的内磁轭和外磁轭分为非对称的上下两部分，第一内磁轭102的轴向尺寸小于第二内磁轭202的轴向尺寸，第一内磁轭102与第二内磁轭202上下不对称，第一外磁轭103的轴向尺寸小于第二外磁轭203的轴向尺寸，第一外磁轭103与第二外磁轭203上下不对称，水平开合面B为第一磁体1和第二磁体2接触时的水平接触面。第一磁体1和第二磁体2中的一个作为固定部分且另一个作为可动部分，固定部分用于与天平实验装置固定，例如，将第一磁体1作为固定部分与天平实验装置固定，第二磁体2作为可动部分，与常规的机械辅助装置相连，或者反之，将第二磁体2作为固定部分与天平实验装置固定，第一磁体1作为可动部分与常规的机械辅助装置相连。BIPM型磁体100的开合通过常规的机械辅助装置对可动部分施加机械力，使得可动部分相对于固定部分轴向移动来实现。水平开合面B优化设置的目的是，通过利用可动部分的重力抵消BIPM型磁体100开合时产生的部分电磁力如吸引力或排斥力，使得BIPM型磁体100在一定范围内的开合所需的机械力最小，这样，在不影响电天平实验装置其他测量系统或功能实现的条件下，利用常规机械辅助装置如机械导轨3和小功率电机等，便可完成BIPM型磁体100的打开或关闭操作，实现对本发明的磁体系统的线圈或磁场特性的在线调节。
根据本发明实施例的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，可解决电天平实验装置BIPM型磁体100因电磁吸引力过大、难以实现在线操作，而离线操作又严重干扰线圈准直测量系统的难题，能够大幅提升电天平实验装置操作的便捷性和测量的稳定性。
在一些实施例中，如图1和图2所示，第一磁体1包括第一盖101、第一内磁轭102、第一永磁体104和第一外磁轭103，第一永磁体104固定在第一盖101和第一内磁轭102之间，第一外磁轭103环绕于第一永磁体104和第一内磁轭102的外周并与第一盖101固定；第二磁体2包括第二盖201、第二内磁轭202、第二永磁体204和第二外磁轭203，第二永磁体204固定在第二盖201和第二内磁轭202之间，第二外磁轭203环绕于第二永磁体204和第二内磁轭202的外周并与第二盖201固定；第二外磁轭203和第二内磁轭202分别对应地与第一外磁轭103和第一内磁轭102轴向正对。
当BIPM型磁体100关闭时，第二外磁轭203和第二内磁轭202分别与第一外磁轭103和第一内磁轭102彼此轴向接触，且第二外磁轭203、第二内磁轭202、第一外磁轭103、第一内磁轭102围合的空间间隙构成BIPM的气隙；
当BIPM型磁体100打开时，第二外磁轭203和第二内磁轭202分别与第一内磁轭102和第二外磁轭203彼此轴向分离，这样可方便对第一永磁体104线圈及第二永磁体204的线圈或磁场特性进行在线调节。
在一些实施例中，如图1和图2所示，水平开合面B位于BIPM型磁体100的中心水平面A的一侧，也就是说，水平开合面B可以位于中心水平面A的上侧，也可以位于中心水平面A的下侧，而中心水平面A可以理解为BIPM型磁体100的上下对称的中心对称平面，这样，第一磁体1和第二磁体2在上下方向上呈非对称同轴设置。
在一些实施例中，BIPM型磁体100的装配方式为以下四种装配方式的一种，四种装配方式分别如下：
装配方式一：水平开合面B位于中心水平面A的上侧，第二磁体2为固定部分，第一磁体1为可动部分；
装配方式二：水平开合面B位于中心水平面A的上侧，第一磁体1为固定部分，第二磁体2为可动部分；
装配方式三：水平开合面B位于中心水平面A的下侧，第二磁体2为固定部分，第一磁体1为可动部分；
装配方式四：水平开合面B位于中心水平面A的下侧，第一磁体1为固定部分，第二磁体2为可动部分。
在一些实施例中，如图1和图2所示，以中心水平面A做参考,中心水平面A的竖直坐标z＝0mm，中心水平面A至水平开合面B的距离为zo，BIPM型磁体100打开状态时的第一磁体1和第二磁体2之间的距离为Δz(一般为cm量级)，第一磁体1和第二磁体2之间的电磁力为f(Δz)，并定义吸引力为负，排斥力为正，第一磁体1的重力G1，第二磁体2的重力为G2，所需最大的机械力为Δf，则在装配方式一、装配方式二、装配方式三和装配方式四下，所需最大的机械力分别依次对应地表征为：
(1)Δf＝Max|f(Δz)-G1|；
(2)Δf＝Max|f(Δz)+G2|；
(3)Δf＝Max|f(Δz)-G2|；
(4)Δf＝Max|f(Δz)+G1S|。
需要说明的是，第一磁体1和第二磁体2处在关闭状态下，电磁力与可动部分的重力的合力指向固定部分，因此，在无需机械辅助的情况下，BIPM型磁体100仍可保持关闭状态。
在一些实施例中，如图3所示，对任意hmin/2<zo<ha/2，其中，hmin为测量所需的磁场最小均匀区，ha为气隙的高度(也即第一内磁轭102和第二内磁轭202的轴向高度之和)，利用电磁场有限元仿真工具进行数值计算或做数值估算，可得到Δf随Δz变化的特性曲线；在不同的zo取值范围内，取Δf(zo)为最小量值的一点位置作为水平开合面B的位置。也就是说，BIPM型磁体100的四种装配方式均有相应的最小机械力对应的各自的水平开合面B的位置。
在一些实施例中，BIPM型磁体100通过综合比较四种装配方式下的Δf(zo)的大小以及zo对磁场均匀区的影响大小，来选择最合适的一种方式进行装配。
在一些实施例中，如图4所示，当不能同时满足zo>hmin/2和保证对均匀区磁场不造成破坏，则取zo＝hmin/2。
下面给出一个具体的算例，在该算例中，取磁路外直径为300mm，BIPM型磁体100在闭合状态的高度为210mm。其中，永磁体采用钐钴(Sm2Co17)材料制造，为整个磁路提供磁场源；内磁轭的高度为70mm，其外直径为200mm，内直径为50mm；外磁轭的内直径为240mm，外直径为300mm；由内磁轭、外磁轭形成的气隙为20mm；气隙中平均磁场的磁感应强度为0.4T，内磁轭和外磁轭采用软磁材料制造，其工作在磁化特性的线性区内，不存在明显的局部饱和。
在该算例中，hmin/2＝10mm，故zo的取值范围是10mm至35mm(气隙末端)，Δz的取值范围是0mm至30mm。首先，采用电磁场有限元仿真分析工具软件，计算出第一磁体和第二磁体部分之间的电磁力即f随zo和Δz变化的分布，其被相应的特性曲线所表征，如附图5所示。不难看出，电磁力f随zo的变化在Δz取较小量值条件下具有较高的灵敏度；电磁力随zo和Δz变化的特性曲线f(Δz)约从zo>18mm开始，且电磁力存在过零点，即表明电磁力在一定范围内为吸引力，而在另外的范围内则是排斥力。
该算例中，第二磁体2的体积大于第一磁体1的体积，第二磁体2的重量为G2＝500N，第一磁体1的重量为G1＝300N；由电磁力在不同zo和Δz量值下的计算结果和打开或关闭磁体所需的最大机械力Δf在不同装配情形下满足的关系式，可计算得到BIPM型磁体1000的四种装配情形下Δf随磁体开合平面位置zo变化的特性曲线，如附图6所示。BIPM型磁体1000的四种装配情形下，其水平开合平面的最佳位置和最小机械力分别为
(1)zo＝18mm，Δf＝250N；
(2)zo＝27mm，Δf＝880N；
(3)zo＝16mm，Δf＝220N；
(4)zo＝25mm，Δf＝690N。
注意，上述四种情况，BIPM型磁体在关闭状态即Δz＝0mm时，电磁力与可动部分的重力的合力均指向磁体的固定部分，此条件下，在无需机械辅助的情况下，BIPM型磁体100仍可保持关闭状态。从合力的大小来看，(1)和(3)具有较小的机械力，但水平开合面B位置对磁场均匀区的影响较大；反之，(2)和(4)的机械力较高，但对磁场均匀区的影响小。从上述四组水平开合面B最优位置中最终选取、确定哪一个，则应根据磁体具体在电天平实验装置中的装配需求来决定(四选一)。但一般来讲，按优化思路获得的水平开合平面B的位置进行设计，机械力会明显低于优化前(>3kN),可解决电天平实验装置采用闭磁路磁体因吸引力过大难以实现在线操作，而离线操作又严重影响磁体系统线圈准直测量的难题，可大幅提升电天平实验装置操作的便捷性和测量的稳定性。
在一些实施例中，采用机械辅助装置对可动部分进行牵引，牵引移动半径大于BIPM型磁体100气隙的平均半径，以便于线圈的插入和取出；采用机械辅助装置牵引可动部分来打开或关闭BIPM型磁体100，打开或关闭BIPM型磁体100的操作在电天平实验装置上直接进行，且操作过程对电天平实验装置的其他测量系统或功能不造成明显干扰。
在一些实施例中，BIPM型磁体100的外周处布置有机械导轨3，机械导轨3包括直线滑轨301和活动件302，直线滑轨301的延伸方向与BIPM型磁体100的轴向一致，直线滑轨301与固定部分固定，活动件302与可动部分固定，活动件302可沿直线滑轨301滑动。例如，如图1和图2所示，机械导轨3有三个，三个机械导轨3按120。的间隔分布在BIPM型磁体100的外周，其中，直线滑轨301与作为固定部分的第二磁体2的第二盖201固定连接，活动件302与作为可动部分的第一磁体1的第一盖101固定连接。通过在BIPM型磁体100的外置布置机械导轨3，可以对可动部分的轴向移动起导向作用，使得可动部分移动平稳。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，在BIPM型磁体上靠近气隙一端处优化设置有唯一的水平开合面，所述水平开合面将所述BIPM型磁体在上下方向上分成非对称同轴设置的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体中的一个作为固定部分且另一个作为可动部分，所述固定部分用于与天平实验装置固定，所述BIPM型磁体的开合通过对所述可动部分施加机械力使得所述可动部分相对于所述固定部分轴向移动来实现，通过利用所述可动部分的重力抵消所述BIPM开合时产生的部分电磁力，使得所述BIPM型磁体的开合所需的机械力最小。
2.根据权利要求1所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，所述第一磁体包括第一盖、第一内磁轭、第一永磁体和第一外磁轭，所述第一永磁体固定在所述第一盖和所述第一内磁轭之间，所述第一外磁轭环绕于所述第一永磁体和所述第一内磁轭的外周并与所述第一盖固定；
所述第二磁体包括第二盖、第二内磁轭、第二永磁体和第二外磁轭，所述第二永磁体固定在所述第二盖和所述第二内磁轭之间，所述第二外磁轭环绕于所述第二永磁体和所述第二内磁轭的外周并与所述第二盖固定；所述第二外磁轭和所述第二内磁轭分别对应地与所述第一外磁轭和所述第一内磁轭轴向正对，且所述第一磁体和所述第二磁体接触时的水平接触面为所述水平开合面。
3.根据权利要求1所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，所述水平开合面位于所述BIPM型磁体的中心水平面的一侧。
4.根据权利要求3所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，所述BIPM型磁体的装配方式为以下四种装配方式的一种，所述四种装配方式分别如下：
装配方式一：所述水平开合面位于所述中心水平面的上侧，所述第二磁体为所述固定部分，所述第一磁体为所述可动部分；
装配方式二：所述水平开合面位于所述中心水平面的上侧，所述第一磁体为所述固定部分，所述第二磁体为所述可动部分；
装配方式三：所述水平开合面位于所述中心水平面的下侧，所述第二磁体为所述固定部分，所述第一磁体为所述可动部分；
装配方式四：所述水平开合面位于所述中心水平面的下侧，所述第一磁体为所述固定部分，所述第二磁体为所述可动部分。
5.根据权利要求4所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，以所述中心水平面做参考,所述中心水平面的竖直坐标z＝0mm,所述中心水平面至所述水平开合面的距离为zo，所述BIPM型磁体打开状态时的所述第一磁体和所述第二磁体之间的距离为Δz，所述第一磁体和所述第二磁体之间的电磁力为f(Δz)，并定义吸引力为负，排斥力为正，第一磁体的重力G1，第二磁体的重力为G2，所需最大的机械力为Δf，则在所述装配方式一、所述装配方式二、所述装配方式三和所述装配方式四下，所述所需最大的机械力分别依次对应地表征为：
(1)Δf＝Max|f(Δz)-G1|；
(2)Δf＝Max|f(Δz)+G2|；
(3)Δf＝Max|f(Δz)-G2|；
(4)Δf＝Max|f(Δz)+G1S|。
6.根据权利要求5所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，对任意hmin/2<zo<ha/2，其中，hmin为测量所需的磁场最小均匀区，ha为气隙的高度，利用电磁场有限元仿真工具进行数值计算或做数值估算，可得到Δf随Δz变化的特性曲线；在不同的zo取值范围内，取Δf(zo)为最小量值的一点位置作为所述水平开合面的位置。
7.根据权利要求6所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，所述BIPM型磁体通过综合比较所述四种装配方式下的Δf(zo)的大小以及zo对磁场均匀区的影响大小，来选择最合适的一种方式进行装配。
8.根据权利要求7所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，当不能同时满足zo>hmin/2和保证对均匀区磁场不造成破坏，则取zo＝hmin/2。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，采用机械辅助装置对所述可动部分进行牵引，牵引移动半径大于所述BIPM型磁体气隙的平均半径。
10.根据权利要求1-8中任意一项所述的在电天平实验装置上可在线实施开合操作的磁体系统，其特征在于，所述BIPM型磁体的外周处布置有机械导轨，所述机械导轨包括直线滑轨和活动件，所述直线滑轨的延伸方向与所述BIPM型磁体的轴向一致，所述直线滑轨与所述固定部分固定，所述活动件与所述可动部分固定，所述活动件可沿所述直线滑轨滑动。
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