一种径向开口的无矩螺线管磁场线圈的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁场线圈技术，特别是涉及一种径向开口的无矩螺线管磁场线圈技 术。
【背景技术】
[0002] 在磁测量、原子光学等领域，为了轴向、径向都能进行测试工作，经常需要使用径 向开口的无矩磁场线圈。而常规的无矩磁场线圈一般选用同轴但半径不等的两个螺线管磁 场线圈的组合方式。这种常规的无矩磁场线圈具有结构简单的优点，但只有轴向具有开口 空间，无法满足径向的测试需求。如采用亥姆霍兹型无矩线圈，虽然能满足轴向、径向同时 开口的需求，但至少需要4个环才能组成无矩磁场线圈，增加了结构难度，特别是在需要小 尺寸无矩线圈的场合。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种径向开口的无矩螺线管磁场线圈，其结构简单、且且 轴向、径向均有开口空间，并符合无矩线圈的径向测试需求。
[0004] 为了达到上述目的，本发明的技术方案为：该磁场线圈由内外两个螺线管组合而 成，每个螺线管上沿中心剖面为中轴左右对称分布有两对绕组，每对绕组包括两段绕组，处 于中轴同一侧的一对绕组，两段绕组之间留有空隙；其中中轴两侧的两段绕组间的空隙开 设径向开口。
[0005] 内外两个螺线管的中心磁轴重合，内外两个螺线管反向串联；
[0006] 在中轴的同一侧，以&、私为内外两螺线管绕线后的有效半径；Lm、L1i2、LU3、L1i4 分别为内螺线管在该侧的一对绕组边缘与中轴的距离，^^与L1i2之间为靠近中轴的一段 绕组，匝数为w M，LU3与L li4之间为另一段绕组，匝数为w li2;L 2il、L2,2、L2,3、L 2,4分别为外螺 线管在该侧的一对绕组边缘与中轴的距离，L2i1与L2i2之间为靠近中轴的一段绕组，匝数为 w；u，1^3与L 2,4之间为另一段绕组，匝数为w 2,2。
[0007] 两个螺线管的绕组间距与半径之间满足以下关系。
[0008]
[0009] 线圈绕组匝数与间距之间满足以下关系：
[0010]
[0011] 线圈绕组匝数与螺线管半径之间满足以下关系：
[0012]
[0013] 进一步地，单个螺线管的绕组间距与半径之间满足以下关系。
[0016] 有益效果：
[0017] 1、本发明公开了一种径向开口的无矩螺线管磁场线圈，该磁场线圈的骨架采用由 两个同轴但半径不等的螺线管组合而成，具有结构简单且轴向、径向均有开口空间，并符合 无矩线圈的径向测试需求。
[0018] 2、本发明中通过设计螺线管中各绕组和螺线管半径之间的关系，能够保证线圈产 生磁场的均匀性，且均匀区近似球形，径向开口的球形空间磁场非均匀性优于0. 01 %。
【附图说明】
[0019] 图1为径向开口的无矩螺线管磁场线圈的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0021] 实施例1、磁场线圈的骨架采用由两个同轴但半径不等的螺线管组合而成，每个螺 线管上沿中心剖面为中轴左右对称分布有两对绕组，每对绕组包括两段绕组，处于中轴同 一侧的一对绕组，两段绕组之间留有空隙；其中中轴两侧的两段绕组间的空隙用于径向开 □〇
[0022] 内外两个螺线管的中心磁轴重合，内外两个螺线管反向串联。
[0023] 两个螺线管的尺寸、绕组如图1所示，在中轴的同一侧，以札、私为内外两螺线管绕 线后的有效半径；LU1、LpLu、L1i4分别为内螺线管在该侧的一对绕组边缘与中轴的距离， LU1与L^之间为靠近中轴的一段绕组，匝数为wU1，Lli3与L^之间为另一段绕组，匝数为 wli2;L2il、L2,2、L2,3、L2,4分别为外螺线管在该侧的一对绕组边缘与中轴的距尚，L211与L2,2之 间为靠近中轴的一段绕组，匝数为w2，i，L2,3与L2,4之间为另一段绕组，匝数为w2,2。
[0024] 保证线圈的无矩性，即磁矩为0的特性，需满足以下关系式：
[0025] 1、L、:、L、2、L、3、L、4、L2,:、L2,2、L2,3、L2,4与R:、R2之间有以下关系。
[0030] 2、Wi,丨、Wi, 2与Li丨、Li, 2、Li, 3、L1i4及w2,丨、界2,2与L2,丨、L2,2、L2,3、L2,4之间有以下关系。
[0033] 3、wul、wli2、w2il、w2,2与R丨、R2之间有以下关系。
[0034]
[0035] 单个螺线管上的线圈绕制好后，将内外两个螺线管反向串联。
[0036] 为了保证线圈产生磁场的均匀性，LU1、L1i2、L1i3、1^,4与Ri之间有以下关系。
[0039] 这种螺线管的线圈常数1^可以通过标准磁强计进行标定，线圈复现的标准磁场为 线圈常数与线圈通过电流的乘积B=kBXI。
[0040] 综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。
【主权项】
1. 一种径向开口的无矩螺线管磁场线圈，其特征在于，所述磁场线圈由内外两个螺线 管组合而成，每个螺线管上沿中心剖面为中轴左右对称分布有两对绕组，每对绕组包括两 段绕组，处于中轴同一侧的一对绕组，两段绕组之间留有空隙；其中中轴两侧的两段绕组间 的空隙开设径向开口； 内外两个螺线管的中心磁轴重合，内外两个螺线管反向串联； 在中轴的同一侧，以Rp私为内外两螺线管绕线后的有效半径；L u、Lli2、Lli3、Lu分别 为内螺线管在该侧的一对绕组边缘与中轴的距离，Llil与L 1ι2之间为靠近中轴的一段绕组， 匝数为'1，1^3与1^ 4之间为另一段绕组，匝数为《1，2;1^1、1^ 2、1^3、1^4分别为外螺线管在 该侧的一对绕组边缘与中轴的距离，U 1与L2,2之间为靠近中轴的一段绕组，匝数为L2, 3 与L2,4之间为另一段绕组，匝数为w 2,2; 两个螺线管的绕组间距与半径之间满足以下关系。线圈绕组匝数与螺线管半径之间满足以下关系：2. 根据权利要求1所述的一种径向开口的无矩螺线管磁场线圈，其特征在于：单个螺 线管的绕组间距与半径之间满足以下关系。
【专利摘要】本发明公开了一种径向开口的无矩螺线管磁场线圈，磁场线圈由内外两个螺线管组合而成，每个螺线管上沿中心剖面为中轴左右对称分布有两对绕组，每对绕组包括两段绕组，处于中轴同一侧的一对绕组，两段绕组之间留有空隙；其中中轴两侧的两段绕组间的空隙开设径向开口；内外两个螺线管的中心磁轴重合，内外两个螺线管反向串联；且两个螺线管的绕组间距与半径之间、线圈绕组匝数与间距之间、线圈绕组匝数与螺线管半径之间均需满足一定的关系，从而符合无矩线圈的径向测试需求。
【IPC分类】H01F5/00
【公开号】CN105070455
【申请号】CN201510424584
【发明人】程华富, 翟晶晶, 李享, 侯钱
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一〇研究所
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月20日