一種磁場線圈非整數匝繞組的製作方法
2023-05-08 12:19:52
本發明涉及磁場線圈繞制技術領域，具體涉及一種磁場線圈非整數匝繞組。
背景技術：
在艦船模型、衛星的磁性研究等許多磁學工程技術研究中，需要使用大均勻區的磁場系統，為了減少成本，在確保均勻區尺寸的基礎上，需要儘可能地減小磁場系統的外形尺寸。採用組合磁場線圈方式是減少外形尺寸的有效方法。為了保障均勻區內的實際磁場均勻度儘可能接近理論值，組合磁場線圈的線圈繞組匝數比一般是非整數的。為了實現磁場線圈的非整數匝繞組，在計量實驗室，一般採用電路分流的方式來實現。而在工程測試中，其實驗室的環境條件、測試人員的分流調試能力等一般無法達到計量實驗室的水平。因此需要研究一種相對簡單且能保證均勻區內均勻度水平的磁場線圈非整數匝繞組的實現方法。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明提供了一種磁場線圈非整數匝繞組，避免現有的磁場線圈繞組匝數取整繞制帶來的磁場均勻性下降的問題。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種磁場線圈非整數匝繞組，所述繞組的總匝數值包括整數部分與小數部分，整數部分為0或正整數；當整數部分大於0時，採用多股電纜按常規方法繞制實現；整數部分與小數部分串聯；小數部分採用多股電纜，小數部分多股電纜包括無需分流部分與需要分流部分，無需分流部分的電纜按常規方式繞制在磁場線圈的骨架上，需要分流部分的電纜對摺後反向繞制在磁場線圈的骨架上；無需分流部分電纜股數與小數部分多股電纜的總股數的比值儘可能等於磁場線圈非整數匝繞組的總匝數值小數部分。
其中，小數部分的繞制方式為：
小數部分設為wx，wx為區間(0，1)中的某一小數，將wx近似轉化為分數：
其中m為多股電纜總股數，n為整數，m滿足電纜產品的實際情況，選m≤20，根據wx的大小選擇m，由確定n；m股電纜中的n股按常規方法繞制，其餘m-n股電纜每股中間對摺後反向繞制。
進一步地，m-n股電纜每股中間對摺後進行雙絞線編織。
有益效果：
(1)本發明中小數部分採用多股電纜，m為多股電纜總股數，電纜中無需分流部分按常規方式繞制在磁場線圈的骨架上，需要分流的部分對摺後反向繞制在磁場線圈的骨架上，多股電纜中的總電流為I時，每股電纜中的電流均為m-n股電纜中間對摺後反向繞制時，其中電流互相抵消，該繞組中實際復現磁場的電流為等效於實現了的非整數匝磁場線圈，實現了繞組的小數部分。
(2)本發明中的磁場線圈非整數繞組中需要分流部分電纜對摺後反向繞制，其餘部分按常規方法繞制，方法簡單、易實施，不用分流電路就能實現磁場線圈非整數匝繞組，大大減少了分流電路對實驗室環境條件、測試人員分流調試能力的要求，保證了磁場均勻區內的均勻度水平。
(3)本發明中的磁場線圈非整數繞組無需分流電路，製作成本較低。
附圖說明
圖1為多股電纜分流的示意圖；
圖2為多股電纜分流的等效電路圖。
具體實施方式
下面結合附圖並舉實施例，對本發明進行詳細描述。
一種磁場線圈非整數匝繞組，所述繞組的總匝數值包括整數部分與小數部分，整數部分為0或正整數；當整數部分大於0時，採用多股電纜按常規方法繞制實現；整數部分與小數部分串聯；小數部分採用多股電纜，小數部分多股電纜包括無需分流部分與需要分流部分，無需分流部分的電纜按常規方式繞制在磁場線圈的骨架上，需要分流部分的電纜對摺後反向繞制在磁場線圈的骨架上；無需分流部分電纜股數與小數部分多股電纜的總股數的比值儘可能等於磁場線圈非整數匝繞組的總匝數值小數部分。
若繞組總匝數為w0+wx，其中w0為自然數，屬於磁場線圈非整數匝繞組的整數部分，w0匝繞組按常規方法繞制；wx為區間(0，1)中的某一小數，屬於磁場線圈非整數匝繞組的小數部分，其中，小數部分的繞制方式為：
小數部分設為wx，wx為區間(0，1)中的某一小數，將wx近似轉化為分數：
其中m為多股電纜總股數，n為整數，m滿足電纜產品的實際情況，選m≤20，根據wx的大小選擇m，由確定n；m股電纜中的n股按常規方法繞制，其餘m-n股電纜每股中間對摺後反向繞制。
進一步地，m-n股電纜每股中間對摺後進行雙絞線編織。
多股線纜如圖1所示，實現電纜總股數為m的小數部分繞組，將電纜總股數為m的小數部分繞組與w0匝繞組串聯，完成磁場線圈非整數匝繞組的製作。整個過程確保繞制所用電纜不出現斷路。
如圖2所示，其中R1、R2、……、Rn、……、Rm分別代表一匝繞組線圈m股電纜中的一股。R1＝R2＝……＝Rn＝……＝Rm，繞組中的總電流為I時，每股電纜中的電流均為m-n股電纜中間對摺後反向繞制時，其中電流互相抵消，該繞組中實際復現磁場的電流為等效於實現了的非整數匝磁場線圈。
磁場線圈正常通電後，假設單匝線圈繞組復現的磁場為B，則m股電纜實際復現的磁場為該磁場線圈復現的總磁場為近似為(w0+wx)B，等效於實現了w0+wx匝的非整數匝繞組。
綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。