本實(shí)用新型涉及一種磁場產(chǎn)生裝置，特別涉及一種基于密繞導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的電流轉(zhuǎn)換磁場產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

磁場在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有廣泛應(yīng)用，針對不同的使用環(huán)境需設(shè)計(jì)出不同的磁場產(chǎn)生裝置。例如，在測量磁性材料的磁特性時(shí)，需要產(chǎn)生一定大小的磁場做為材料的磁化場；在精密加工技術(shù)中，利用外加磁場使超磁致伸縮材料產(chǎn)生微位移；在生物電磁學(xué)領(lǐng)域中需要研究磁場對生物的生長影響。因此設(shè)計(jì)滿足各種需要的磁場產(chǎn)生裝置具有重要的實(shí)用價(jià)值。

工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的磁場來源大致可分為永久磁鐵、電磁鐵、線圈磁場等三類。

永久磁鐵是最早使用的磁場產(chǎn)生裝置，通常由磁軛、永久鐵芯、磁極組成。磁軛和磁極采用軟磁材料，鐵芯使用永磁鋼。永久磁鐵適用于一些小型設(shè)備以及計(jì)量工作中作為固定場強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)磁場量具。永久磁鐵的發(fā)展，以磁性材料的研究和制造技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)。與國外相比，我國在磁性材料的研究、生產(chǎn)以及市場應(yīng)用等領(lǐng)域仍處于中低水平。我國正在利用豐富的稀土資源積極開展對高性能稀土永磁材料的研究。電磁鐵磁場裝置是目前磁場產(chǎn)生的主要裝置之一，電磁鐵通常由磁軛、帶線圈的鐵芯和磁極組成，線圈通過電流后會在其磁極氣隙間產(chǎn)生磁場。線圈磁場裝置主要由線圈和供電電源組成，線圈通電后可在空間產(chǎn)生一定大小和分布的磁場。電磁鐵只能在狹窄的空間氣隙內(nèi)產(chǎn)生磁場，相對線圈磁場空間范圍較小，而且電磁鐵在設(shè)計(jì)時(shí)其磁場的分析計(jì)算要難于線圈磁場。線圈磁場裝置是目前磁場產(chǎn)生的另一個主要裝置，線圈磁場裝置易于加工，所產(chǎn)生的磁場穩(wěn)定度高，線性度好，而且通過線圈的組合可以產(chǎn)生具有特定分布的空間磁場。但上述三種磁場產(chǎn)生裝置中，不能同時(shí)具有磁場強(qiáng)度大小可調(diào)、均勻度可測量、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有磁場產(chǎn)生裝置的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于密繞導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的電流轉(zhuǎn)換磁場產(chǎn)生裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提出了一種基于密繞導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的電流轉(zhuǎn)換磁場產(chǎn)生裝置，包括環(huán)形主體（1）、測試平臺（2）、電壓輸入端（3）、一號偏置電壓輸入端（4）、二號偏置電壓輸入端（5）。

本實(shí)用新型提出的裝置在電壓輸入端（3）和一號偏置電壓輸入端（4）或二號偏置電壓輸入端（5）加載電壓信號后，在磁場產(chǎn)生臺（1-1）處可產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的磁場分布。

環(huán)形主體（1）厚度為20mm，由彼此絕緣的多層硅鋼片重疊構(gòu)成。

測試平臺（2）厚度為7mm，由彼此絕緣的多層硅鋼片重疊構(gòu)成。測試平臺（2）與環(huán)形主體（1）連接處底端對齊固定連接。

電壓輸入端（3）、一號偏置電壓輸入端（4）和二號偏置電壓輸入端（5）都是直徑為0.8mm的金屬導(dǎo)線，密繞在環(huán)形主體（1）上。

磁場產(chǎn)生臺（1-1）是所述環(huán)形主體（1）的硅鋼片截面。

通過在電壓輸入端（3）加載外加電壓信號，并在一號偏置電壓輸入端（4）或二號偏置電壓輸入端（5）加載偏置電壓信號后，實(shí)現(xiàn)環(huán)形主體（1）內(nèi)部產(chǎn)生電流轉(zhuǎn)換磁場。

本實(shí)用新型的有益效果具體如下：

本實(shí)用新型提出一種基于密繞導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的電流轉(zhuǎn)換磁場產(chǎn)生裝置，該裝置具有磁場強(qiáng)度大小可調(diào)、均勻度可測量、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。利用電流換能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了磁場產(chǎn)生裝置在現(xiàn)存基礎(chǔ)上穩(wěn)定性得到提高，并且實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度大小可調(diào)、均勻度可測量，該電流轉(zhuǎn)換磁場產(chǎn)生裝置對解決目前磁場產(chǎn)生裝置實(shí)用化中存在的不能同時(shí)具有磁場強(qiáng)度大小可調(diào)、均勻度可測量、穩(wěn)定性好等問題具有重要的意義。

附圖說明

圖1為一種基于密繞導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的電流轉(zhuǎn)換磁場產(chǎn)生裝置；

圖2為該磁場產(chǎn)生裝置磁場產(chǎn)生臺表面磁場強(qiáng)度分布圖；

圖3為該磁場產(chǎn)生裝置電流與磁場轉(zhuǎn)換關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種基于密繞導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的電流轉(zhuǎn)換磁場產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生穩(wěn)定性更高的磁場，并且實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度大小可調(diào)、均勻度可測量。

具體實(shí)施方式一：

本實(shí)例中，采用開關(guān)電源原理的直流恒流源，通過控制開關(guān)占空比來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流。開關(guān)電源工作頻率可達(dá)幾十到幾百千赫茲，電源效率高，體積小，適用于需要中小功率的儀器。線圈的繞制參數(shù)主要是確定線圈的導(dǎo)線線徑以及繞制匝數(shù)。

本例中環(huán)形主體（1）厚度為20mm，由彼此絕緣的多層硅鋼片重疊構(gòu)成，測試平臺（2）采用與環(huán)形主體（1）相同的材料制成，采用具有絕緣層的金屬導(dǎo)線作為電壓輸入端（3）密繞在環(huán)形主體（1）上，形成軸對稱結(jié)構(gòu)的線圈，線圈長度越長，其軸線磁場分布越均勻。

絕緣層要與足夠的耐壓能力和絕緣電阻，且有較好的耐熱等級。該線圈的安匝數(shù)是線圈長度的函數(shù)，當(dāng)線圈長度增加時(shí)，其安匝數(shù)不斷增加。電場和磁場是密切相關(guān)的，在一定條件下可以互相激發(fā)，即可以互相轉(zhuǎn)化。

在本設(shè)計(jì)的電壓輸入端（3）加載直流電壓信號，同時(shí)在一號偏置電壓輸入端（4）或二號偏置電壓輸入端（5）加載直流電壓信號，以保證信號穩(wěn)定、信號幅度對稱、不失真。

此時(shí)在線圈中會有電流通過，電流是由于電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的，隨電荷的運(yùn)動，空間某點(diǎn)的電場會隨之變化，從而在其周圍產(chǎn)生磁場。

線圈通直流電產(chǎn)生的是恒定磁場，由于恒定電場的作用，導(dǎo)體中的自由電荷定向運(yùn)動的速率增加；而運(yùn)動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)部不動的粒子碰撞從而減速，因此自由電荷的平均速率不隨時(shí)間變化，磁場的大小和方向也不隨時(shí)間改變。改變線圈的匝數(shù)或輸入電流的大小，即可改變所產(chǎn)生磁場的強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)產(chǎn)生穩(wěn)定性更高的磁場，并且實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度大小可調(diào)、均勻度可測量的目的。

具體實(shí)施方式二：

在磁場產(chǎn)生臺（1-1）測得磁場的分布如圖2所示，可見磁場均勻度可測量；在測試平臺（2）測得當(dāng)電壓輸入端分別密繞導(dǎo)線30匝、60匝、90匝、120匝、150匝、180匝、210匝、240匝、270匝、300匝時(shí)，磁場強(qiáng)度隨電流大小變化的規(guī)律如圖3所示，可見電流大小分別為0.1A、0.5A、1A、2A、3A，故磁場大小可調(diào)且穩(wěn)定。