The invention discloses a design method of rectangular Helmholtz coil. On the basis of calculating the expression of magnetic induction intensity of two rectangular current-carrying coils at any point P in space, the P-point is taken on the axis of the central point of two rectangular current-carrying coils, and the magnetic induction intensity on the axis is calculated, so that the magnetic induction intensity on the axis is a constant in a certain range. As long as this condition is satisfied, a uniform magnetic field region in a certain range can be obtained in the XOY plane. Its purpose is to design the geometric dimensions of rectangular Helmholtz coils, including the length 2l1 of rectangular current-carrying coils, the width 2l2 of rectangular current-carrying coils and the distance 2a of two rectangular current-carrying coils. The design of rectangular Helmholtz coil widens the application field of Helmholtz coil.
【技术实现步骤摘要】
长方形亥姆霍兹线圈的设计方法
本专利技术涉及均匀磁场产生领域内的应用,特别是涉及一种长方形亥姆霍兹线圈的设计方法。
技术介绍
匀强磁场在物理理论分析和实验研究中起着重要的作用,而亥姆霍兹线圈产生的磁场就具有一定的优越性:能在其公共轴线中点附近产生一定的均匀磁场,而且大小也可以通过改变实验参数来调节。因此,在生产和科研中,亥姆霍兹线圈具有一定的优越性。在实际应用中,对于圆形亥姆霍兹线圈内磁场均匀性的研究比较多,而对于长方形亥姆霍兹线圈则研究得较少。但在一些磁场辅助轧制领域和一些需要长方形匀强磁场区域的机械加工领域中,圆形亥姆霍兹线圈形成的圆形匀强磁场区域并不能满足加工要求,同时,在制造加工方面,圆形亥姆霍兹线圈不便于加工、定位以及圆形线圈的对中心,故难以在实际工程中构建大型匀强磁场区域,所以需要一种可以便于加工、定位以及能够产生长方形匀强磁场区域的方法。
技术实现思路
针对圆形亥姆霍兹线圈的局限性,本专利技术提供一种长方形亥姆霍兹线圈的设计方法,本设计方法可产生长方形匀强磁场区域,拓宽了亥姆霍茨线圈在机械加工领域的应用。本专利技术的技术方案如下:一种长方形亥姆霍兹线圈的设计方法,获得两个长方形载流线圈在空间任意一点P处的磁感应强度的表达式,将P点取在两个所述长方形载流线圈的中心点连线的轴线上,计算轴线上的磁感应强度,并使得轴线上的磁感应强度在预设范围内为一常数,从而在XOY面内获得所述预设范围内的匀强磁场区域;确定长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸,所述长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸包括所述长方形载流线圈的长2l1、所述长方形载流线圈的宽2l2和两个所述长方形载流线圈的 ...
【技术保护点】
1.一种长方形亥姆霍兹线圈的设计方法,其特征在于,获得两个长方形载流线圈在空间任意一点P处的磁感应强度的表达式,将P点取在两个所述长方形载流线圈的中心点连线的轴线上,计算轴线上的磁感应强度,并使得轴线上的磁感应强度在预设范围内为一常数,从而在XOY面内获得所述预设范围内的匀强磁场区域;确定长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸,所述长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸包括所述长方形载流线圈的长2l1、所述长方形载流线圈的宽2l2和两个所述长方形载流线圈的垂直距离2a,l1为所述长方形载流线圈的长的0.5倍,l2为所述长方形载流线圈的宽的0.5倍,a为两个所述长方形载流线圈距离的0.5倍;具体实施步骤如下:步骤S1:给定l1、l2和初始a'中的任意两个值,其中,l1>a',l2>a';步骤S2:代入如下表达式:
【技术特征摘要】
1.一种长方形亥姆霍兹线圈的设计方法,其特征在于,获得两个长方形载流线圈在空间任意一点P处的磁感应强度的表达式,将P点取在两个所述长方形载流线圈的中心点连线的轴线上,计算轴线上的磁感应强度,并使得轴线上的磁感应强度在预设范围内为一常数,从而在XOY面内获得所述预设范围内的匀强磁场区域;确定长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸,所述长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸包括所述长方形载流线圈的长2l1、所述长方形载流线圈的宽2l2和两个所述长方形载流线圈的垂直距离2a,l1为所述长方形载流线圈的长的0.5倍,l2为所述长方形载流线圈的宽的0.5倍,a为两个所述长方形载流线圈距离的0.5倍;具体实施步骤如下:步骤S1:给定l1、l2和初始a'中的任意两个值,其中,l1>a',l2>a';步骤S2:代入如下表达式:求得l1、l2和初始a'中一个未知的参数的值;步骤S3:将求得l1的值,给定l2的值和初始的a'的值代入如下表达式:求得优化参数z2的值,其中,z2是表达式的解;步骤S4:通过如下表达式确定两个所述长方形载流线圈的垂直距离,其中,k是微调参数;步骤S5:确定所述长方形载流线圈的长2l1、所述长方形载流线圈的宽2l2和两个所述长方形载流线圈的距离2a,从而确定出所述长方形亥姆霍兹线圈的几何尺寸。2.根据权利要求1所述的长方形亥姆霍兹线圈的设计方法,其特征在于,由两...
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