CN201829295U - 大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈 - Google Patents

大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈 Download PDF

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杨云
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Abstract

本实用新型公开了一种大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈，由X轴方向线圈、Y轴方向线圈、Z轴方向线圈组成，X轴方向线圈采用四组方形线圈组成，Y轴、Z轴方向线圈分别采用两组嵌套线圈结构，Y轴、Z轴方向线圈分布悬挂在X轴方向线圈的左右两侧和上下两个表面，本实用新型的新型磁场线圈具有大的开口尺寸和更大的磁场均匀区，方便进行磁学测量实验。

Description

大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈
技术领域
本实用新型专利涉及一种磁场线圈，尤其是一种大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈。
背景技术
传统的三轴线圈都是由X轴、Y轴、Z轴三个方向互相垂直的线圈组合而成。以亥姆霍茨线圈为例，由于X轴、Y轴、Z轴三个方向线圈骨架横梁直径互相交错，导致线圈的开口尺寸很小（只有线圈外径的四分之一），不便于进入线圈内部进行操作。此外，传统线圈系统的磁场均匀区都比较小，有效使用空间集中在线圈系统的几何中心附近位置，当被测量的仪器比较多时，会因为磁场均匀区太小的限制而放不下，这给磁场测量工作带来困难和不便。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈，包括X轴线圈1、Y轴线圈2、Z轴线圈3，Y轴线圈、Z轴线圈分布悬挂在X轴线圈的两侧和上下两个表面，X轴线圈、Y轴线圈、Z轴线圈之间互相垂直，且中心点重合，X轴、Y轴、Z轴三轴线圈拼接合围构成一个近似的立方体结构线圈系统，X轴线圈由四组平行的正方形线圈10沿同一个轴向排列组合而成，四组正方形线圈的绕组互相串联，Y轴、Z轴方向线圈分别由两组对称的嵌套线圈Ⅰ、Ⅱ组合而成，嵌套线圈Ⅰ由一个大的正方形线圈4内部嵌套两个小的正方形线圈5、6，嵌套线圈Ⅱ由一个大的正方形线圈7内部嵌套两个小的正方形线圈8、9，每一组嵌套线圈外面的大线圈绕组与中间的小线圈绕组反向串联，与里面的小线圈绕组同向串联，成组的嵌套线圈之间互相串联。
上述大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈， X轴线圈四个线圈间的间距为依次为边长的3/8、1/4、3/8，四个线圈的绕组匝数比为2.4055：1：1：2.4055， Y轴线圈两个小线圈的边长分别为大正方形线圈边长的3/5和3/10，两组嵌套线圈Ⅰ的间距为大正方形线圈边长的4/5，每组嵌套线圈Ⅰ的三个线圈绕组匝数比为1：-0.4314：0.1532（负号表示方向串联），Z轴线圈两个小线圈的边长分别为大正方形线圈边长的3/5和3/10，两组嵌套线圈Ⅰ的间距为大正方形线圈边长的4/5，每组嵌套线圈Ⅱ的三个线圈绕组匝数比1：-0.6206：0.296（负号表示方向串联）。
由于采用上述结构，在Y轴、Z轴方向采用了大尺寸间距的嵌套线圈结构，并采用垂直和水平悬挂的方式与X轴方向线圈组合为一体，所以本实用新型在X轴方向有更大的开口尺寸，方便工作人员操作，由于采用了四个尺寸相同、互相平行、同轴的正方形线圈结构，所以与同尺寸的传统线圈系统相比，本实用新型具有更大的磁场均匀区。
附图说明
下面结合附图及实例对本实用新型作进一步描述。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的X轴方向结构示意图。
图3是本实用新型的Y轴方向结构示意图。
图4是本实用新型的Z轴方向结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈，包括X轴线圈1、Y轴线圈2、Z轴线圈3，Y轴线圈、Z轴线圈分布悬挂在X轴线圈的两侧和上下两个表面，X轴线圈、Y轴线圈、Z轴线圈之间互相垂直，且中心点重合，X轴、Y轴、Z轴三轴线圈拼接合围构成一个近似的立方体结构线圈系统，X轴线圈由四组平行的正方形线圈10沿同一个轴向排列组合而成，四组正方形线圈的绕组互相串联，Y轴、Z轴方向线圈分别由两组对称的嵌套线圈Ⅰ、Ⅱ组合而成，嵌套线圈Ⅰ由一个大的正方形线圈4内部嵌套两个小的正方形线圈5、6，嵌套线圈Ⅱ由一个大的正方形线圈7内部嵌套两个小的正方形线圈8、9，每一组嵌套线圈外面的大线圈绕组与中间的小线圈绕组反向串联，与里面的小线圈绕组同向串联，成组的嵌套线圈之间互相串联。X轴线圈四个线圈间的间距为依次为边长的3/8、1/4、3/8，四个线圈的绕组匝数比为2.4055：1：1：2.4055， Y轴线圈两个小线圈的边长分别为大正方形线圈边长的3/5和3/10，两组嵌套线圈Ⅰ的间距为大正方形线圈边长的4/5，每组嵌套线圈Ⅰ的三个线圈绕组匝数比为1：-0.4314：0.1532（负号表示方向串联），Z轴线圈两个小线圈的边长分别为大正方形线圈边长的3/5和3/10，两组嵌套线圈Ⅰ的间距为大正方形线圈边长的4/5，每组嵌套线圈Ⅱ的三个线圈绕组匝数比1：-0.6206：0.296（负号表示方向串联）。 
X轴线圈采用四组互相平行、同轴的正方形线圈组成，四组正方形线圈的绕组是互相串联的，它们产生的磁场是同方向、同轴的。Y轴、Z轴线圈每一组嵌套线圈外面的大线圈绕组与中间的小线圈绕组反向串联，与里面的小线圈绕组同向串联，成组的嵌套线圈之间互相串联，Y轴、Z轴线圈产生的磁场是同轴、同向的。将X轴、Y轴、Z轴的线圈绕组通入电流，即可在线圈的均匀区产生各个方向所需要的磁场。将仪器放在工作区内，可以进行磁学测量实验。在沿X轴方向，具有大的开口，工作人员可通过开口进入线圈内部进行工作。

Claims (2)

1.一种大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈，包括X轴线圈（1）、Y轴线圈（2）、Z轴线圈（3），其特征在于：Y轴线圈、Z轴线圈分布悬挂在X轴线圈的两侧和上下两个表面，X轴线圈、Y轴线圈、Z轴线圈之间互相垂直，且中心点重合，X轴、Y轴、Z轴三轴线圈拼接合围构成一个近似的立方体结构线圈系统，X轴线圈由四组平行的正方形线圈（10）沿同一个轴向排列组合而成，四组正方形线圈的绕组互相串联，Y轴、Z轴方向线圈分别由两组对称的嵌套线圈Ⅰ、Ⅱ组合而成，嵌套线圈Ⅰ由一个大的正方形线圈（4）内部嵌套两个小的正方形线圈（5）、（6），嵌套线圈Ⅱ由一个大的正方形线圈（7）内部嵌套两个小的正方形线圈（8）、（9），每一组嵌套线圈外面的大线圈绕组与中间的小线圈绕组反向串联，与里面的小线圈绕组同向串联，成组的嵌套线圈之间互相串联。
2.根据权利要求1所述的大开口尺寸、大均匀区的三轴磁场线圈，其特征在于：X轴线圈四个线圈间的间距为依次为边长的3/8、1/4、3/8，四个线圈的绕组匝数比为2.4055：1：1：2.4055， Y轴线圈两个小线圈的边长分别为大正方形线圈边长的3/5和3/10，两组嵌套线圈Ⅰ的间距为大正方形线圈边长的4/5，每组嵌套线圈Ⅰ的三个线圈绕组匝数比为1：-0.4314：0.1532（负号表示方向串联），Z轴线圈两个小线圈的边长分别为大正方形线圈边长的3/5和3/10，两组嵌套线圈Ⅰ的间距为大正方形线圈边长的4/5，每组嵌套线圈Ⅱ的三个线圈绕组匝数比1：-0.6206：0.296（负号表示方向串联）。
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