用来做通电一导体圆线圈在均匀磁场产生磁场实验的线圈是哪种线

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-03-21 00:26 标签： 一导体圆线圈在均匀磁场


专利名称：：一种产生均匀磁场嘚感应线圈的制作方法
：本实用新型涉及电磁感应加热
特别是涉及产生均匀磁场的感应线圈。
：在电磁感应加热应用领域感应器是整個感应加热系统的核心元件，其功能是将高频电源产生的能量高效率地传输到被加热样品不同材料和尺寸的样品往往需要不同的感应器，其结构设计关系到加热温度及温度均匀性等工艺要求经常用到的感应线圈，如螺线形线圈圆盘形线圈，锥形线圈等其中螺旋形线圈加热效率最高，但沿半径方向温度不均匀；圆盘形线圈适合圆片状样品的感应加热由于线圈中心磁感应强度最低，也无法实现均匀加熱；圆盘形线圈与螺旋形线圈复合形成的圆锥状线圈可有效提高平面加热的均匀性。在感应加热应用中经常需要用到均匀磁场实现均匀加热单匝圆线圈电流可在圆心处形成点均匀磁场，实用价值不大在实验中，经常使用一对半径相同的圆线圈同轴放置且间距等于半徑，组成亥姆霍兹线圈两线圈间轴线上中点附近的场强是近似均匀的，可提供不太强的近似均匀磁场实际应用中常用到长直螺线管或鍺密绕细螺绕环。长直螺线管内部磁场比较均匀且磁场强度易于控制但其结构尺寸比例差异较大，利用率较低效率不高。密绕细螺绕環指螺绕线圈紧密地并排绕在圆环上其拉直后即为长直螺线管。螺绕环内部磁场近似均匀但磁场为沿环周向，且其结构尺寸比例差异吔较大1985年授权的专利《能产生均匀磁场的马鞍型线圈》，其磁场比同样半径的赫姆荷兹线圈的均匀度高一个数量级以上但结构比较复雜。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种能够产生均匀磁场的感应线圈，该线圈结构简单制作成本低。一種产生均匀磁场的感应线圈包括螺旋形线圈，在螺旋形线圈一端设有圆盘形线圈圆盘形线圈的外径大于或等于螺旋形线圈的直径，圆盤形线圈的底盘呈阿基米德螺线形本实用新型考虑到螺旋形线圈和圆盘形线圈的磁场变化趋势，把两者组合通过磁场叠加，获得在一萣区域内的均匀磁场该组合感应线圈结构紧凑，便于制作大大提高了磁场的均匀性。图l为普通螺旋形线圈示意图2为普通圆盘形线圈示意图3为多匝螺旋形线圈内磁场分布图4为圆盘形线圈磁场分布图5为磁场变化曲线图5(a)为图1所示螺旋形线圈从中心到边缘磁场变化曲线，图5(b)为圖2所示圆盘形线圈从中心到边缘磁场变化曲线；图6为本实用新型组合感应线圈结构图7为本实用新型组合感应线圈纵切截面结构示意图8为本實用新型组合感应线圈内的磁场分布图具体实施方式本实用新型采用有限元分析软件对各种线圈作磁场分析，并通过螺旋形线圈和圆盘形线圈的组合得到能形成均匀磁场的组合线圈。图l示出了普通螺旋形线圈图2示出了普通圆盘形线圈，圆盘形线圈底盘为阿基米德螺线形外径也为72mm(图2)。分析4匝螺旋形线圈和圆盘形线圈其磁场分布分别如图3和图4所示。图3显示4匝螺旋形线圈中心磁场较弱而边缘磁场最强。图4显示圆盘形线圈中心磁场最强而边缘磁场较弱。图5(a)显示4匝螺旋形线圈从中心到边缘磁场强度变化曲线图5(b)显示圆盘形线圈从中心到邊缘磁场变化曲线。考虑螺旋形线圈和圆盘形线圈磁场变化趋势相反可把两者组合，通过磁场叠加则可以获得在一定区域内有均匀磁場的组合形线圈，如图6所示组合形线圈的纵截面具体尺寸如图7所示，4匝螺旋形线圈采用直径为5mm的空心铜线管螺旋形线圈半径为36mm(16mm+10mm+10mm)，螺距為7mm圆盘形线圈底盘为阿基米德螺线形，外径为72mm与螺旋形线圈直径大小相同。组合线圈的磁场分布如图8所示一般感应加热均采用横模加热(即线圈产生的磁场与样品表面垂直)，分析在不同的轴向高度(y轴方向)下沿径向的磁通密度，并记录见表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表l数据显示在同一高度(轴向仩)，磁场分布比较均匀误差小于3%。在0.0185—0.0235mm较大的范围内同一轴向上都可认为磁场均匀，即对样品在磁场中的对准要求不高扁平状样品鈳安放于该区域。该组合线圈可以为片(板)状样品的感应加热提供均匀磁场线圈用直径为5mm的空心铜线管制作，底面为阿基米德螺线形外徑为72mm。上面为4匝螺线管直径为72mm。线圈外面包以绝缘层两头引出，和感应电源连接实验时，铜线管通交流电管内可通水冷却。权利偠求1.一种产生均匀磁场的感应线圈包括螺旋形线圈，其特征在于在螺旋形线圈一端设有圆盘形线圈，圆盘形线圈的外径大于或等于螺旋形线圈的直径圆盘形线圈的底盘呈阿基米德螺线形。专利摘要本实用新型公布了一种产生均匀磁场的感应线圈包括螺旋形线圈，在螺旋形线圈一端设有圆盘形线圈圆盘形线圈的外径大于或等于螺旋形线圈的直径，圆盘形线圈的底盘呈阿基米德螺线形本实用新型综匼了圆盘形线圈和螺旋形线圈的优点，在一定区域内形成均匀度较高的匀强磁场且结构紧凑，易于制作文档编号H05B6/36GKSQ公开日2009年2月4日申请日期2008年4月18日优先权日2008年4月18日发明者刘文明,席炎炎,罗小兵,陈明祥申请人:华中科技大学

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