一种高均匀磁场实现方法

本发明涉及磁场装置，尤其是一种高均匀磁场实现方法。

背景技术：

1、磁场可以说是无处不在，对磁场的研究也有着久远的历史，涉及地球物理、军事工程、生物学、医学、考古学等诸多领域。随着科学技术的发展，磁场已经成为许多科学研究的有效工具，而获取方向可控的均匀稳定磁场环境越来越重要。在某些试验及测试场合，需要用到高均匀度的磁场。例如基于磁致伸缩材料制作的各种传感器或者驱动器就需要一个均匀的偏置磁场来使磁致伸缩材料如非晶合金带或者terfenol-d合金等发挥其最优性能，这就对磁场发生装置有一个较高的要求。通常实现均匀磁场的方法有螺线管、永磁体产生磁场等方式实现。但螺线管电磁场存在结构复杂耗电，装置体积大，设备成本高等问题。永磁体通过改变两块永磁体的间距来产生不同强度的磁场，这种方式产生的磁场不能确保均匀性与稳定性，存在磁场强度较低及均匀度低等问题。

技术实现思路

1、针对现有的产生磁场的方法难以得到高均匀磁场的问题，本发明提供一种高均匀磁场实现方法。

2、本发明提供的高均匀磁场实现方法，分别采用中间夹持导磁铁芯的n-n及s-s极对顶结构磁体，并将两组磁体相对布置，以在两铁芯相对的中间区域实现强度0～2t以上，均匀度10-5-10-6的磁场分布。

3、该方法中采用的磁场产生装置的结构包括s极磁组和n极磁组。

4、所述s极磁组由偶数个s极磁体和一个s极铁芯组成，s极磁体采用s磁极相对方式将s极铁芯夹持在中心位置，形成s极磁组；其中，各磁体的n极磁化方向朝着远离s极铁芯的水平方向，s极磁组底部固定于s极基座上且不可移动。

5、所述n极磁组由偶数个n极磁体和一个n极铁芯组成，n极磁体采用n磁极相对方式将n极铁芯夹持在中心位置，形成n极磁组；其中，各磁体的n极磁化方向朝着靠近n极铁芯的水平方向。

6、n极磁组位于s极磁组正上方，n极磁组和s极磁组之间的间隙为空气隙，n极磁组和s极磁组的左右两侧对称设置铁轭；n极磁组顶部固定于n极基座上；所述n极基座顶部设置连接杆，连接杆与驱动电机连接。在电机的带动下n极磁组沿着铁轭内侧上下移动，以调节空气隙的高度，实现对均匀磁场区域磁场强度的调控。

7、所述s极磁体和n极磁体的磁能级及结构尺寸参数相同。s极铁芯和n极铁芯的结构尺寸及材质相同。

8、优选的是，所述s极磁体和s极铁芯设计y-z截面形状为方形，磁体与磁体的接触面，以及磁体与铁芯的接触面的长宽尺寸完全相同，保证接触面完全重合。

9、优选的是，所述s极磁组底部与s极基座通过螺栓固定。所述n极磁组顶部与n极基座通过螺栓固定。所述铁轭y-z截面呈矩形块状，铁轭底端与s极基座通过螺栓连接固定。

10、进一步地，在实际使用中，可以将多个磁场产生装置沿y轴方向进行组合拼接。所述铁轭外侧壁面上下对称开设有螺孔，通过连接板和铁轭外侧的螺孔将多个磁场产生装置连接固定，以扩大y方向磁场区域。

11、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

12、(1)本发明的方法通过合理设置磁体结构参数，包括磁体宽度w_mag、磁体高度h_mag、铁芯宽度w_core、磁体深度d_mag、空气隙高度h_gap，可以得到0-2t以上不同磁场强度，均匀度为10-5-10-6的均匀场域；可调节均匀场区域内的磁场强度，且可实现的最高场强及均匀场区间范围均远大于传统方法。

13、(2)本发明可以得到y方向上任意长度均匀场，实现高均匀度磁场分布区域的空间区域比传统方法更大。

14、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种高均匀磁场实现方法，其特征在于，分别采用中间夹持导磁铁芯的n-n及s-s极对顶结构磁体，并将两组磁体相对布置，以在两铁芯相对的中间区域实现强度0～2t以上，均匀度10-5-10-6的磁场分布。

2.如权利要求1所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，采用的磁场产生装置的结构包括s极磁组和n极磁组；

3.如权利要求2所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，所述s极磁体和s极铁芯设计为方形，磁体与磁体的接触面，以及磁体与铁芯的接触面的长宽尺寸完全相同，保证接触面完全重合。

4.如权利要求3所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，s极磁体和n极磁体的磁能级及结构尺寸参数相同；s极铁芯和n极铁芯的结构尺寸及材质相同。

5.如权利要求1所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，所述s极磁组底部与s极基座通过螺栓固定。

6.如权利要求1所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，所述n极磁组顶部与n极基座通过螺栓固定。

7.如权利要求1所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，所述n极基座顶部设置连接杆，连接杆与驱动电机连接。

8.如权利要求1所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，所述铁轭呈方形块状，铁轭底端与s极基座通过螺栓连接固定。

9.如权利要求1所述的高均匀磁场实现方法，其特征在于，所述铁轭外侧壁面上下对称开设有螺孔，将多个磁场产生装置进行组合拼接，并通过连接板和铁轭外侧的螺孔将多个磁场产生装置连接固定。

技术总结
本发明公开了一种高均匀磁场实现方法，主要思路是分别采用中间夹持导磁铁芯的N‑N及S‑S极对顶结构磁体，并将两组磁体相对布置，以在两铁芯相对的中间区域实现强度0～2T以上，均匀度10<supgt;‑5</supgt;‑10<supgt;‑6</supgt;的磁场分布。采用的磁场产生装置的结构包括S极磁组和N极磁组；S极磁组由偶数个S极磁体和一个S极铁芯组成，S极磁体采用S磁极相对方式将S极铁芯夹持在中心位置；S极磁组底部固定于S极基座上；N极磁组由偶数个N极磁体和一个N极铁芯组成，N极磁体采用N磁极相对方式将N极铁芯夹持在中心位置；N极磁组位于S极磁组上方，N极磁组顶部固定于N极基座上；在电机的带动下N极磁组上下移动，以调节空气隙的高度，实现对均匀磁场区域磁场强度的调控。

技术研发人员：赵立峰,齐海歌,赵勇
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15