一种改进磁场特性参数的磁场发生装置的制作方法

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1.本发明涉及磁场发生装置设计制造技术领域，尤其涉及一种改进磁场特性参数的磁场发生装置。

背景技术：

2.随着近代科学技术的快速发展，匀强磁场在发现、认识新现象以及催生新型重大技术方面均有重要应用。目前常用产生匀强磁场机构包括亥姆霍兹线圈或电磁铁，结构简单，设计方便，但匀强磁场覆盖范围较小，为满足科学研究与工程应用的需要，对磁场的范围、均匀性以及强度等相关性能参数提出了更高的要求。
3.为实现在较大空间范围内提供足够强度的均匀磁场，目前常用方法包括利用超导体、永磁体、组合线圈等技术手段，由于电磁场的空间特性决定了磁场是一种与位置矢量相关的空间矢量力，在磁场覆盖范围内磁场强度以及均匀性等性能参数随位置的不同而发生变化，同时由于存在一定的加工缺陷，目前已有均匀磁场仅可在某一较小区域内生成匀强磁场，无法满足大空间、大范围内使用。由此可见，对于改善磁场发生装置的关键性能参数、提高匀强磁场的空间利用率的改进方法仍有待进一步研究发展。

技术实现要素：

4.本发明意在提供一种改进磁场特性参数的磁场发生装置，在不改变现有磁场发生装置基本结构布局情况下，另设置一个调节线圈，从而实现提高磁场发生装置关键性能参数，提高磁场的空间利用率的目的。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改进磁场特性参数的磁场发生装置，包括两个第一亥姆霍兹线圈、两个第二亥姆霍兹线圈、两个第三亥姆霍兹线圈和一对线圈支撑，两个所述第一亥姆霍兹线圈通过第一连接件共轴且平行的套设在一对线圈支撑外侧，两个所述第一亥姆霍兹线圈的轴向距离与其半径相等，一对线圈支撑的内侧通过第二连接件安装有两个第二亥姆霍兹线圈和两个第三亥姆霍兹线圈，所述第三亥姆霍兹线圈的半径小于所述第二亥姆霍兹线圈，两个所述第二亥姆霍兹线圈分别与两个所述第一亥姆霍兹线圈的水平高度相同且共轴，两个所述第三亥姆霍兹线圈的轴向距离大于两个所述第一亥姆霍兹线圈的轴向距离，且两个所述第三亥姆霍兹线圈之间的轴线中点和两个所述第一亥姆霍兹线圈之间的轴线中点相同；一对线圈支撑外侧还通过角度调节机构安装有两个调节线圈，两个所述调节线圈分别位于两个所述第一亥姆霍兹线圈的外侧且共轴，所述角度调节机构能够使所述调节线圈相对所述第一亥姆霍兹线圈旋转-10
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6.本发明的有益效果是：本发明通过在线圈支撑上安装调节线圈，且调节线圈可围绕线圈支撑旋转一定角度（-10
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），改变磁路，进而对原磁场进行调节干预，达到释放磁体处磁场能量、调节磁场方向以及改善磁场性能参数的目的，改造成本低、效果好。
附图说明
7.图1为本发明提供的一种改进磁场特性参数的磁场发生装置的结构图；其中，附图标记包括：1、第三亥姆霍兹线圈；2、第二亥姆霍兹线圈；3、第一亥姆霍兹线圈；4、第二连接件；5、线圈支撑；6、角度调节机构；7、调节线圈。
具体实施方式
8.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：如图1所示的，一种改进磁场特性参数的磁场发生装置，包括两个第一亥姆霍兹线圈3、两个第二亥姆霍兹线圈2、两个第三亥姆霍兹线圈1和一对线圈支撑5，两个第一亥姆霍兹线圈3套通过第一连接件共轴且平行的套设在一对线圈支撑5外侧，两个第一亥姆霍兹线圈3的轴向距离与其半径相等。一对线圈支撑5的内侧通过第二连接件4安装有两个第二亥姆霍兹线圈2和两个第三亥姆霍兹线圈1，第三亥姆霍兹线圈1的半径小于第二亥姆霍兹线圈2，两个第二亥姆霍兹线圈2分别与两个第一亥姆霍兹线圈3的水平高度相同且共轴，两个第三亥姆霍兹线圈1的轴向距离大于两个第一亥姆霍兹线圈3的轴向距离，且两个第三亥姆霍兹线圈1之间的轴线中点和两个第一亥姆霍兹线圈3之间的轴线中点相同。
9.对于第一亥姆霍兹线圈3，其中心轴线上磁场强度可表示为：其中为介质的导磁系数。
10.为满足匀强磁场的需要，磁场强度b以及磁感线方向等参数均不应随空间坐标的变化而发生改变，为改善传统线圈的性能参数，根据毕奥-萨伐尔定律：可以发现，随着距离磁体空间位置的减小，磁场强度逐渐增大，因此考虑为充分释放磁体处高强度能量，并有效利用该能量，同时为降低磁场边缘处磁感线的发散程度，根据组合线圈磁场强度计算公式：其中为线圈间相互干扰所导致的衰减系数，与分别为线圈几何磁场系数。该公式从理论上描述了磁体几何参数与磁通强度之间的关系。以磁场发均匀度为重点考虑对象，应用遗传算法对多目标计算式进行优化计算，通过研究可以发现，当添加第二亥姆霍兹线圈2、第三亥姆霍兹线圈3后，需要在磁场方向增强磁场强度的同时改善磁感线聚集密度，才能更好地对磁体处能量进行释放，使得磁场在有限范围内得到性能参数更加优良的磁场。
11.因此，本实施例在一对线圈支撑5外侧还通过两对角度调节机构6安装有两个调节线圈7，两个调节线圈7分别位于与两个第一亥姆霍兹线圈3平齐的外侧且与第一亥姆霍兹
线圈3共轴，角度调节机构6包括连接杆和连接套，所述连接杆的一端与线圈支撑5固定连接，另一端为蛇颈管且与连接套固定连接，角度调节机构6能够使调节线圈7相对第一亥姆霍兹线圈3旋转-10
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~10
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。以调整所产生磁场的方向，进而对原磁场进行调节干预，达到释放磁体处磁场能量、调节磁场方向以及改善磁场性能参数的目的。
12.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：

1.一种改进磁场特性参数的磁场发生装置，其特征在于：包括两个第一亥姆霍兹线圈(3)、两个第二亥姆霍兹线圈(2)、两个第三亥姆霍兹线圈(1)和一对线圈支撑(5)，两个所述第一亥姆霍兹线圈(3)通过第一连接件共轴且平行的套设在一对线圈支撑(5)外侧，两个所述第一亥姆霍兹线圈(3)的轴向距离与其半径相等，一对线圈支撑(5)的内侧通过第二连接件(4)安装有两个第二亥姆霍兹线圈(2)和两个第三亥姆霍兹线圈(1)，所述第三亥姆霍兹线圈(1)的半径小于所述第二亥姆霍兹线圈(2)，两个所述第二亥姆霍兹线圈(2)分别与两个所述第一亥姆霍兹线圈(3)的水平高度相同且共轴，两个所述第三亥姆霍兹线圈(1)的轴向距离大于两个所述第一亥姆霍兹线圈(3)的轴向距离，且两个所述第三亥姆霍兹线圈(1)之间的轴线中点和两个所述第一亥姆霍兹线圈(3)之间的轴线中点相同；一对线圈支撑(5)外侧还通过角度调节机构(6)安装有两个调节线圈(7)，两个所述调节线圈(7)分别位于两个所述第一亥姆霍兹线圈(3)的外侧且共轴，所述角度调节机构(6)能够使所述调节线圈(7)相对所述第一亥姆霍兹线圈(3)旋转-10
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技术总结

本发明公开了一种改进磁场特性参数的磁场发生装置，包括第一亥姆霍兹线圈、第二亥姆霍兹线圈、第三亥姆霍兹线圈和一对线圈支撑，两个第一亥姆霍兹线圈共轴且平行的套设在一对线圈支撑外侧，一对线圈支撑的内侧安装有两个第二亥姆霍兹线圈和两个第三亥姆霍兹线圈，第三亥姆霍兹线圈的半径小于第二亥姆霍兹线圈，两个第二亥姆霍兹线圈分别与两个第一亥姆霍兹线圈的水平高度相同且共轴，两个第三亥姆霍兹线圈的轴向距离大于两个第一亥姆霍兹线圈的轴向距离；一对线圈支撑外侧还安装有两个调节线圈，调节线圈能够相对第一亥姆霍兹线圈旋转-10