CN205751739U - 一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，涉及一种磁场产生装置。利用电流换能技术实现了磁场产生装置在现存基础上稳定性得到提高，并且实现产生的磁场强度大小可调、均匀度可测量。本实用新型包括环形主体、测试平台、电压输入端、一号偏置电压输入端、二号偏置电压输入端、磁场产生台。该电流转换磁场产生装置对解决目前磁场产生装置实用化中存在的不能同时具有磁场强度大小可调、均匀度可测量、稳定性好等问题具有重要的意义。

Description

一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置

技术领域

本实用新型涉及一种磁场产生装置，特别涉及一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置。

背景技术

磁场在工业生产和科学实验中具有广泛应用，针对不同的使用环境需设计出不同的磁场产生装置。例如，在测量磁性材料的磁特性时，需要产生一定大小的磁场做为材料的磁化场；在精密加工技术中，利用外加磁场使超磁致伸缩材料产生微位移；在生物电磁学领域中需要研究磁场对生物的生长影响。因此设计满足各种需要的磁场产生装置具有重要的实用价值。

工业生产和科学实验中的磁场来源大致可分为永久磁铁、电磁铁、线圈磁场等三类。

永久磁铁是最早使用的磁场产生装置，通常由磁轭、永久铁芯、磁极组成。磁轭和磁极采用软磁材料，铁芯使用永磁钢。永久磁铁适用于一些小型设备以及计量工作中作为固定场强的标准磁场量具。永久磁铁的发展，以磁性材料的研究和制造技术的发展为基础。与国外相比，我国在磁性材料的研究、生产以及市场应用等领域仍处于中低水平。我国正在利用丰富的稀土资源积极开展对高性能稀土永磁材料的研究。电磁铁磁场装置是目前磁场产生的主要装置之一，电磁铁通常由磁轭、带线圈的铁芯和磁极组成，线圈通过电流后会在其磁极气隙间产生磁场。线圈磁场装置主要由线圈和供电电源组成，线圈通电后可在空间产生一定大小和分布的磁场。电磁铁只能在狭窄的空间气隙内产生磁场，相对线圈磁场空间范围较小，而且电磁铁在设计时其磁场的分析计算要难于线圈磁场。线圈磁场装置是目前磁场产生的另一个主要装置，线圈磁场装置易于加工，所产生的磁场稳定度高，线性度好，而且通过线圈的组合可以产生具有特定分布的空间磁场。但上述三种磁场产生装置中，不能同时具有磁场强度大小可调、均匀度可测量、稳定性好的特点。

发明内容

针对现有磁场产生装置的不足，本实用新型的目的是提供一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提出了一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，包括环形主体（1）、测试平台（2）、电压输入端（3）、一号偏置电压输入端（4）、二号偏置电压输入端（5）。

本实用新型提出的装置在电压输入端（3）和一号偏置电压输入端（4）或二号偏置电压输入端（5）加载电压信号后，在磁场产生台（1-1）处可产生可调节的磁场分布。

环形主体（1）厚度为20mm，由彼此绝缘的多层硅钢片重叠构成。

测试平台（2）厚度为7mm，由彼此绝缘的多层硅钢片重叠构成。测试平台（2）与环形主体（1）连接处底端对齐固定连接。

电压输入端（3）、一号偏置电压输入端（4）和二号偏置电压输入端（5）都是直径为0.8mm的金属导线，密绕在环形主体（1）上。

磁场产生台（1-1）是所述环形主体（1）的硅钢片截面。

通过在电压输入端（3）加载外加电压信号，并在一号偏置电压输入端（4）或二号偏置电压输入端（5）加载偏置电压信号后，实现环形主体（1）内部产生电流转换磁场。

本实用新型的有益效果具体如下：

本实用新型提出一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，该装置具有磁场强度大小可调、均匀度可测量、稳定性好等优点。利用电流换能技术实现了磁场产生装置在现存基础上稳定性得到提高，并且实现产生的磁场强度大小可调、均匀度可测量，该电流转换磁场产生装置对解决目前磁场产生装置实用化中存在的不能同时具有磁场强度大小可调、均匀度可测量、稳定性好等问题具有重要的意义。

附图说明

图1为一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置；

图2为该磁场产生装置磁场产生台表面磁场强度分布图；

图3为该磁场产生装置电流与磁场转换关系图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型提供的一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，用于产生稳定性更高的磁场，并且实现产生的磁场强度大小可调、均匀度可测量。

具体实施方式一：

本实例中，采用开关电源原理的直流恒流源，通过控制开关占空比来实现稳流。开关电源工作频率可达几十到几百千赫兹，电源效率高，体积小，适用于需要中小功率的仪器。线圈的绕制参数主要是确定线圈的导线线径以及绕制匝数。

本例中环形主体（1）厚度为20mm，由彼此绝缘的多层硅钢片重叠构成，测试平台（2）采用与环形主体（1）相同的材料制成，采用具有绝缘层的金属导线作为电压输入端（3）密绕在环形主体（1）上，形成轴对称结构的线圈，线圈长度越长，其轴线磁场分布越均匀。

绝缘层要与足够的耐压能力和绝缘电阻，且有较好的耐热等级。该线圈的安匝数是线圈长度的函数，当线圈长度增加时，其安匝数不断增加。电场和磁场是密切相关的，在一定条件下可以互相激发，即可以互相转化。

在本设计的电压输入端（3）加载直流电压信号，同时在一号偏置电压输入端（4）或二号偏置电压输入端（5）加载直流电压信号，以保证信号稳定、信号幅度对称、不失真。

此时在线圈中会有电流通过，电流是由于电荷的运动产生的，随电荷的运动，空间某点的电场会随之变化，从而在其周围产生磁场。

线圈通直流电产生的是恒定磁场，由于恒定电场的作用，导体中的自由电荷定向运动的速率增加；而运动过程中会与导体内部不动的粒子碰撞从而减速，因此自由电荷的平均速率不随时间变化，磁场的大小和方向也不随时间改变。改变线圈的匝数或输入电流的大小，即可改变所产生磁场的强度，从而实现本设计产生稳定性更高的磁场，并且实现产生的磁场强度大小可调、均匀度可测量的目的。

具体实施方式二：

在磁场产生台（1-1）测得磁场的分布如图2所示，可见磁场均匀度可测量；在测试平台（2）测得当电压输入端分别密绕导线30匝、60匝、90匝、120匝、150匝、180匝、210匝、240匝、270匝、300匝时，磁场强度随电流大小变化的规律如图3所示，可见电流大小分别为0.1A、0.5A、1A、2A、3A，故磁场大小可调且稳定。

Claims (5)

1.一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，其特征是：它包括环形主体（1）、测试平台（2）、电压输入端（3）、一号偏置电压输入端（4）、二号偏置电压输入端（5）；

其中，测试平台（2）与环形主体（1）连接处底端对齐固定连接，电压输入端（3）、一号偏置电压输入端（4）和二号偏置电压输入端（5）均密绕在环形主体（1）上；

所述的环形主体（1）包括磁场产生台（1-1）。

2.根据权利要求1所述的一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，其特征是：磁场产生台（1-1）是所述环形主体（1）的硅钢片截面。

3.根据权利要求1所述的一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，其特征是：环形主体（1）厚度为20mm，由彼此绝缘的多层硅钢片重叠构成。

4.根据权利要求1所述的一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，其特征是：测试平台（2）厚度为7mm，由彼此绝缘的多层硅钢片重叠构成。

5.根据权利要求1所述的一种基于密绕导线结构的电流转换磁场产生装置，其特征是：电压输入端（3）、一号偏置电压输入端（4）和二号偏置电压输入端（5）都是直径为0.8mm的金属导线，并且能够在磁场产生台（1-1）处产生可调节的磁场分布。