一種徑向開口的無矩螺線管磁場線圈的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁場線圈技術，特別是涉及一種徑向開口的無矩螺線管磁場線圈技 術。
【背景技術】
[0002] 在磁測量、原子光學等領域，為了軸向、徑向都能進行測試工作，經常需要使用徑 向開口的無矩磁場線圈。而常規(guī)的無矩磁場線圈一般選用同軸但半徑不等的兩個螺線管磁 場線圈的組合方式。這種常規(guī)的無矩磁場線圈具有結構簡單的優(yōu)點，但只有軸向具有開口 空間，無法滿足徑向的測試需求。如采用亥姆霍茲型無矩線圈，雖然能滿足軸向、徑向同時 開口的需求，但至少需要4個環(huán)才能組成無矩磁場線圈，增加了結構難度，特別是在需要小 尺寸無矩線圈的場合。

【發(fā)明內容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種徑向開口的無矩螺線管磁場線圈，其結構簡單、且且 軸向、徑向均有開口空間，并符合無矩線圈的徑向測試需求。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案為：該磁場線圈由內外兩個螺線管組合而 成，每個螺線管上沿中心剖面為中軸左右對稱分布有兩對繞組，每對繞組包括兩段繞組，處 于中軸同一側的一對繞組，兩段繞組之間留有空隙；其中中軸兩側的兩段繞組間的空隙開 設徑向開口。
[0005] 內外兩個螺線管的中心磁軸重合，內外兩個螺線管反向串聯；
[0006] 在中軸的同一側，以&、私為內外兩螺線管繞線后的有效半徑；Lm、L1i2、LU3、L1i4 分別為內螺線管在該側的一對繞組邊緣與中軸的距離，^^與L1i2之間為靠近中軸的一段 繞組，匝數為w M，LU3與L li4之間為另一段繞組，匝數為w li2;L 2il、L2,2、L2,3、L 2,4分別為外螺 線管在該側的一對繞組邊緣與中軸的距離，L2i1與L2i2之間為靠近中軸的一段繞組，匝數為 w；u，1^3與L 2,4之間為另一段繞組，匝數為w 2,2。
[0007] 兩個螺線管的繞組間距與半徑之間滿足以下關系。
[0008]
[0009] 線圈繞組匝數與間距之間滿足以下關系：
[0010]
[0011] 線圈繞組匝數與螺線管半徑之間滿足以下關系：
[0012]
[0013] 進一步地，單個螺線管的繞組間距與半徑之間滿足以下關系。
[0016] 有益效果：
[0017] 1、本發(fā)明公開了一種徑向開口的無矩螺線管磁場線圈，該磁場線圈的骨架采用由 兩個同軸但半徑不等的螺線管組合而成，具有結構簡單且軸向、徑向均有開口空間，并符合 無矩線圈的徑向測試需求。
[0018] 2、本發(fā)明中通過設計螺線管中各繞組和螺線管半徑之間的關系，能夠保證線圈產 生磁場的均勻性，且均勻區(qū)近似球形，徑向開口的球形空間磁場非均勻性優(yōu)于0. 01 %。
【附圖說明】
[0019] 圖1為徑向開口的無矩螺線管磁場線圈的示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0021] 實施例1、磁場線圈的骨架采用由兩個同軸但半徑不等的螺線管組合而成，每個螺 線管上沿中心剖面為中軸左右對稱分布有兩對繞組，每對繞組包括兩段繞組，處于中軸同 一側的一對繞組，兩段繞組之間留有空隙；其中中軸兩側的兩段繞組間的空隙用于徑向開 □〇
[0022] 內外兩個螺線管的中心磁軸重合，內外兩個螺線管反向串聯。
[0023] 兩個螺線管的尺寸、繞組如圖1所示，在中軸的同一側，以札、私為內外兩螺線管繞 線后的有效半徑；LU1、LpLu、L1i4分別為內螺線管在該側的一對繞組邊緣與中軸的距離， LU1與L^之間為靠近中軸的一段繞組，匝數為wU1，Lli3與L^之間為另一段繞組，匝數為 wli2;L2il、L2,2、L2,3、L2,4分別為外螺線管在該側的一對繞組邊緣與中軸的距尚，L211與L2,2之 間為靠近中軸的一段繞組，匝數為w2，i，L2,3與L2,4之間為另一段繞組，匝數為w2,2。
[0024] 保證線圈的無矩性，即磁矩為0的特性，需滿足以下關系式：
[0025] 1、L、:、L、2、L、3、L、4、L2,:、L2,2、L2,3、L2,4與R:、R2之間有以下關系。
[0030] 2、Wi,丨、Wi, 2與Li丨、Li, 2、Li, 3、L1i4及w2,丨、界2,2與L2,丨、L2,2、L2,3、L2,4之間有以下關系。
[0033] 3、wul、wli2、w2il、w2,2與R丨、R2之間有以下關系。
[0034]
[0035] 單個螺線管上的線圈繞制好后，將內外兩個螺線管反向串聯。
[0036] 為了保證線圈產生磁場的均勻性，LU1、L1i2、L1i3、1^,4與Ri之間有以下關系。
[0039] 這種螺線管的線圈常數1^可以通過標準磁強計進行標定，線圈復現的標準磁場為 線圈常數與線圈通過電流的乘積B=kBXI。
[0040] 綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)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(fā)明的保護 范圍之內。
【主權項】
1. 一種徑向開口的無矩螺線管磁場線圈，其特征在于，所述磁場線圈由內外兩個螺線 管組合而成，每個螺線管上沿中心剖面為中軸左右對稱分布有兩對繞組，每對繞組包括兩 段繞組，處于中軸同一側的一對繞組，兩段繞組之間留有空隙；其中中軸兩側的兩段繞組間 的空隙開設徑向開口； 內外兩個螺線管的中心磁軸重合，內外兩個螺線管反向串聯； 在中軸的同一側，以Rp私為內外兩螺線管繞線后的有效半徑；L u、Lli2、Lli3、Lu分別 為內螺線管在該側的一對繞組邊緣與中軸的距離，Llil與L 1ι2之間為靠近中軸的一段繞組， 匝數為'1，1^3與1^ 4之間為另一段繞組，匝數為《1，2;1^1、1^ 2、1^3、1^4分別為外螺線管在 該側的一對繞組邊緣與中軸的距離，U 1與L2,2之間為靠近中軸的一段繞組，匝數為L2, 3 與L2,4之間為另一段繞組，匝數為w 2,2; 兩個螺線管的繞組間距與半徑之間滿足以下關系。線圈繞組匝數與螺線管半徑之間滿足以下關系：2. 根據權利要求1所述的一種徑向開口的無矩螺線管磁場線圈，其特征在于：單個螺 線管的繞組間距與半徑之間滿足以下關系。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種徑向開口的無矩螺線管磁場線圈，磁場線圈由內外兩個螺線管組合而成，每個螺線管上沿中心剖面為中軸左右對稱分布有兩對繞組，每對繞組包括兩段繞組，處于中軸同一側的一對繞組，兩段繞組之間留有空隙；其中中軸兩側的兩段繞組間的空隙開設徑向開口；內外兩個螺線管的中心磁軸重合，內外兩個螺線管反向串聯；且兩個螺線管的繞組間距與半徑之間、線圈繞組匝數與間距之間、線圈繞組匝數與螺線管半徑之間均需滿足一定的關系，從而符合無矩線圈的徑向測試需求。
【IPC分類】H01F5/00
【公開號】CN105070455
【申請?zhí)枴緾N201510424584
【發(fā)明人】程華富, 翟晶晶, 李享, 侯錢
【申請人】中國船舶重工集團公司第七一〇研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月20日