三维等径亥姆霍兹线圈的制作方法

本发明涉及亥姆霍兹线圈技术领域，特别涉及一种三维等径亥姆霍兹线圈。

背景技术：

亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同，且两线圈之间的距离正好等于圆形线圈的半径，这种线圈的特点是能在其公共轴线重点附近产生较广的均匀磁场。适用于各研究所，高等院校以及企业做物质磁性或检测实验，应用于材料、电子、生物、医疗、航空航天、化学应用物理等各个学科。

三维亥姆霍兹线圈是在x、y、z三轴方向上分别布置一对亥姆霍兹线圈，每轴线圈使用独立的骨架支撑。由于六个独立的骨架嵌套在一起，导致每对线圈之间有直径差，三对直径不同的线圈不可能达到完全一致的电阻、电感及磁场系数，且在中心产生的均匀磁场是椭圆形的，在使用中存在很大的不便。

技术实现要素：

本发明通过设置第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组的等效直径相等，可以产生一个均匀的圆球形磁场，且每个线圈组的电阻、电感以及磁场系数相等，解决了现有技术产生的磁场不均匀的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种三维等径亥姆霍兹线圈，所述三维等径亥姆霍兹线圈包括第一线圈组、第二线圈组、第三线圈组、底座以及支撑柱；

所述第一线圈组、第二线圈组、第三线圈组均包括两个子线圈，每个线圈组的两个子线圈均相互平行，且所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组中每两个线圈组均相互垂直，每个子线圈均由一个线圈骨架以及两个侧板构成，所述线圈骨架为一体结构，所述每个子线圈的两个侧板通过螺钉分别固定在所述线圈骨架的两侧，每个线圈骨架的直径均相等，所述每个侧板对应的位置设置有卡口，所述三个子线圈通过侧板拼接组合而成；

所述底座上固定安装有多个支撑柱，所述多个支撑柱在所述底座上均匀分布，所述支撑柱的另一端固定连接在所述第一线圈组中靠近所述底座的子线圈上。

可选地，所述每个子线圈的两个侧板通过塑料螺钉分别固定在所述线圈骨架的两侧。

可选地，所述第一线圈组的两个侧板均为整体结构，所述第二线圈组的两个侧板均由四块子侧板构成，所述第三线圈组的两个侧板均由八块子侧板构成。

可选地，所述每个子线圈的线圈骨架的内直径与两个侧板的内直径相等，其中，所述内直径为内边缘到圆心的距离；

所述每个子线圈的线圈骨架的外直径小于两个侧板的外直径，其中，所述外直径为外边缘到圆心的距离。

可选地，所述第一线圈组中靠近所述底座的子线圈上均匀设置多个固定孔，所述支撑柱包括柱身以及柱头，所述柱头底端设置有螺纹孔，所述柱身上端设置有与所述螺纹孔相匹配的螺纹柱，所述第一线圈组中靠近所述底座的子线圈通过所述支撑柱的柱身以及柱头的螺纹配合与所述支撑柱固定连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

1、将三维亥姆霍兹线圈设置为等径的线圈，使得三个维度的等径线圈可以产生均匀的圆球形磁场，使得电阻、电感、磁场系数保持一致，提高线圈的性能。

2、通过装配的方式，将三维等径亥姆霍兹线圈组合到一起，方便安装与拆卸，方便使用。

3、结构简单，使用方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种三维等径亥姆霍兹线圈的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种三维等径亥姆霍兹线圈的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“固定于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓上的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

如图1及图2所示，本发明一实施例提供的一种三维等径亥姆霍兹线圈，该三维等径亥姆霍兹线圈包括三个线圈组、底座以及支撑柱，三个线圈组可以分别称为第一线圈组11、第二线圈组12、第三线圈组13。第一线圈组11、第二线圈组12、第三线圈组13均包括两个子线圈，每个线圈组的两个子线圈均相互平行，且第一线圈组11、第二线圈组12以及第三线圈组13中每两个线圈组均相互垂直，这样，第一线圈组11、第二线圈组12以及第三线圈组13相当于是三个维度的线圈组，因此，三个线圈组中的任一线圈组可以设定为x轴维度，除x轴维度的两个线圈组中任一线圈组可以设定为y轴维度，另一个线圈组可以设定为z轴。本发明实施例将第一线圈组11设为x轴维度的线圈，以此进行例举说明。

每个子线圈均由一个线圈骨架以及两个侧板构成，线圈骨架是整体结构，线圈骨架用于支撑一个子线圈的结构以及固定形状，每个子线圈的两个侧板通过螺钉分别固定在线圈骨架的两侧。每个线圈骨架的直径均相等，具体地，每个线圈骨架的内直径以及外直径均相等，线圈骨架是有宽度的，内直径指的是线圈骨架的内边缘到圆心的距离，外直径指的是线圈骨架的外边缘到圆心的距离。这样，每个线圈骨架的直径相等，相当于每个子线圈的直径相等，相当于第一线圈组11、第二线圈组12以及第三线圈组13的等效直径均相等，使得每个维度的线圈组的电阻、电感、磁场系数保持一致，在三个维度的线圈组中心位置可以产生均匀的圆球形磁场，提高线圈的性能。

每个侧板对应的位置设置有卡口，可选地，第一线圈组11的两个侧板均为整体结构，第二线圈组12的两个侧板均由四块子侧板构成，第三线圈组13的两个侧板均由八块子侧板构成。三个子线圈通过侧板拼接组合而成。底座上固定安装有多个支撑柱2，多个支撑柱2在底座3上均匀分布，支撑柱2的另一端固定连接在第一线圈组11中靠近底座3的子线圈上。

可选地，为了保持磁场不变，每个子线圈的两个侧板通过塑料螺钉4分别固定在线圈骨架的两侧。

可选地，每个子线圈的线圈骨架的内直径与两个侧板的内直径相等，其中，内直径为内边缘到圆心的距离，每个子线圈的线圈骨架的外直径小于两个侧板的外直径，其中，外直径为外边缘到圆心的距离。

可选地，第一线圈组11中靠近底座的子线圈上均匀设置多个固定孔，支撑柱包括柱身以及柱头，柱头底端设置有螺纹孔，柱身上端设置有与螺纹孔相匹配的螺纹柱，第一线圈组11中靠近底座的子线圈通过支撑柱的柱身以及柱头的螺纹配合与支撑柱固定连接。

对于该三维等径亥姆霍兹线圈，装配的过程可以如下：

先将三个维度的线圈骨架按正交(垂直)方式相互套在一起，然后把整体结构的侧挡板，与内径豁口相同的线圈骨架用塑料螺钉连接固定，继而进行安装。将整体结构的侧挡板安装好后，依次安装与线圈骨架相对应的结构分为四块的侧挡板，安装好结构为四块的侧挡板后，安装结构为八块的侧挡板。每块都有与其卡口和外形相对应的位置。安装完成后即可得到成为形状对称均匀坚固的球体型线圈。最后，确定绕线出线位置的交叉点，然后每维绕组出线都在同一位置以方便使用。

1、将三维亥姆霍兹线圈设置为等径的线圈，使得三个维度的等径线圈可以产生均匀的圆球形磁场，使得电阻、电感、磁场系数保持一致，提高线圈的性能。

2、通过装配的方式，将三维等径亥姆霍兹线圈组合到一起，方便安装与拆卸，方便使用。

3、结构简单，使用方便快捷。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。