能產生均勻磁場的馬鞍型線圈的製作方法
2024-01-30 23:33:15 1
>X00.10.20.30.40.5δBy0-1.64×10-7-2.30×10-6-8.86×10-6-1.57×10-505.如果將上述幾種能產生均勻磁場的馬鞍型線圈的長度〔2〕與半徑〔1〕加以改變，使其長度〔2〕與半徑〔1〕之比大於20，同樣能產生均勻磁場。6.當上述幾種能產生均勻磁場的線圈的外周分別包以等厚度的具有均勻磁導率的高導磁材料時，其磁場的強度及均勻度將有所提高。該發明是以文獻(2)「偏轉磁場場參數的理論分析與計算」為理論基礎，根據場參數可以疊加的原理，將馬鞍型線圈的直線部分的場參數與圓弧部分的場參數疊加，從而得出馬鞍型線圈的場參數如下H0(Z)＝4I1/(R)A1{1/2+3/2}……(1)H2(Z)＝4I1/(R3){A3〔1/2+1/23/2+3/85/2+5/87/2〕+A1〔-3/85/2+9/87/2〕}……(2)H4(Z)＝4I1/(R5){A5〔1/2+1/23/2+3/85/2+5/167/2+35/1289/2+63/12811/2〕+A2〔105/128(-9/2+311/2)〕+A1〔5/16(7/2-49/49/2+63/411/2)〕}……(3)其中A1＝i=1n]]>cosθiA3＝i=1n]]>cos3θiA5＝i=1n]]>cos5θil＝l/Rz＝z/R2l＝L場參數He(Z)、H2(Z)、H4(Z)及其它參數的意義參閱文獻(2)。將數組這種半徑R、長度L相同，但θ不同的線圈疊加使H2(Z)為零，同時又使H4(Z)為最小，即可達到設計目的，故該發明有嚴實的理論基礎。由於幾何尺寸及電流I可以精確測量出，故由(1)式可以準確算出中心點的磁場強度，因此可作計量用。具體推導、論證及計算可參閱「高均勻度磁場馬鞍型線圈設計」(3)。文中還給出了根據該線圈的半徑、長度及安匝數來算中心處磁場強度的公式，以及中心附近各點均勻度的計算公式，各幾何參量做微小變化時對均勻度的影響，在各Z平面內的等均勻度線等。由文獻(1)知赫姆荷茲線圈在0.1的範圍內的均勻度則只有10-5的量級，其磁場方向為沿Z軸方向。而本發明的均勻磁場馬鞍型線圈在0.1的範圍內最高能達到10-7量級，均勻區也很大。其磁場方向為沿y軸方向與赫姆荷茲線圈的方向不同。馬鞍型線圈結構簡單、緊湊、製作方便。附圖為一種能夠產生均勻磁場的馬鞍型線圈的繞線分布示意圖，該線圈由三組馬鞍型線圈以XZ平面為對稱面進行疊合，並使三組馬鞍型線圈的中心點均與XYZ坐標的原點重合，該線圈的對稱軸〔8〕與Z軸重合。其中〔1〕為半徑，〔2〕為長度，〔3〕、〔4〕、〔5〕為該線圈的圓弧對圓心的張角，〔6〕為導線，〔7〕為電流方向，〔8〕為馬鞍型線圈的對稱軸。已制出了數個這種能產生均勻磁場的馬鞍型線圈來標定「雙線圈回歸分析法偏轉磁場測量儀」(4)中兩探測小線圈的靈敏度，已起到非常重要的作用。參考文獻(1)磁工學，義井Y景(日)，1969(2)丁守謙，物理學報30，(1981)，459(3)丁守謙，高均勻磁場馬鞍型線圈設計(未發表)(4)丁守謙、譚華錚、孫克忱、李國鋒、馮遠明、趙越，第三屆全國三束會議論文集，1981年11月，P34。權利要求1.一種能在中心區產生均勻磁場的線圈，其特徵是按同一對稱面放置三組半徑彼此相同、長度彼此相同的馬鞍型線圈，並使三組馬鞍型線圈的中心點彼此重合，其長度是半徑的3.96至4.04倍，其三組馬鞍型線圈兩端的圓弧對圓心的張角分別為167°至168.5°；119°至121°；71°至72.5°，每組線圈的安匝數相同、所通電流的方向相同。2.根據權項1所述的線圈，將這三組馬鞍型線圈兩端的圓弧對圓心的張角分別改為143.5°至145°;119.5°至121.5°;23.5°至24.5°。3.根據權項1、2所述的線圈，將這兩種線圈進行疊加，使它們的中心點及對稱軸彼此重合，構成複合型均勻磁場線圈。4.根據權項3所述的線圈，將其權項1所述線圈中的每組線圈的安匝數與權項2所述線圈中的每組線圈的安匝數比例規定為1∶0.3至0.4。5.根據權項1所述的線圈，將長度與半徑的比例值改為大於20。6.根據權項2所述的線圈，將長度與半徑的比例值改為大於20。7.根據權項3所述的線圈，將長度與半徑的比例值改為大於20。8.根據權項4所述的線圈，將長度與半徑的比例值改為大於20。9.根據權項1、2、5、6所述的線圈，其外部包有等厚度的均勻導磁率材料。10.根據權項3所述的線圈，其外部包有等厚度的均勻導磁率材料。11.根據權項4所述的線圈，其外部包有等厚度的均勻導磁率材料。12.根據權項7所述的線圈，其外部包有等厚度的均勻導磁率材料。13.根據權項8所述的線圈，其外部包有等厚度的均勻導磁率材料。專利摘要能產生均勻磁場的馬鞍型線圈。本發明屬於均勻磁場線圈。具的在於提供一個均勻度很高的磁場。它比同樣半徑的赫姆荷茲線圈的均勻度高一個數量級以上，磁場的強度及均勻度均可由公式準確算出，且易於製造。該線圈的特徵是用數組同樣半徑和長度的馬鞍型線圈疊合而成，每組線圈的圓弧對圓心的張角以及長度與半徑之比應滿足特定的要求，通以一定大小的電流後即能實施上述發明。它可以廣泛地用於近代物理儀器，也可用作標準磁場計量。文檔編號H01F5/02GK85102592SQ85102592公開日1985年11月10日申請日期1985年4月1日發明者丁守謙申請人:南開大學導出引文BiBTeX,EndNote,RefMan