[发明专利]一种矢量磁体结构

说明书

本发明涉及一种矢量磁体结构，该磁体结构包括第一线圈、第二线圈和/或第三线圈；所述第一线圈采用一对极头沿X轴方向放置的DCT二极线圈，用以产生沿X轴方向分布的Bx矢量磁场；所述第二线圈采用一对极头沿Y轴方向放置的DCT二极线圈，用于产生沿Y轴方向分布的By矢量磁场，其中，所述第二线圈设置在所述第一线圈外侧，使其空间上呈现所述第二线圈包覆所述第一线圈的结构；所述第三线圈，用于产生沿Z轴方向分布的Bz矢量磁场。本发明适用于高精度大样品矢量场要求的科研领域。

技术领域

本发明涉及一种磁体结构，特别是关于一种矢量场磁体结构。

背景技术

在材料科学研究中，材料物性的多物理场耦合分析是多学科交叉研究的一大热门方向。随着科学技术的发展，除了对材料本征的力学结构特性分析外，电磁耦合分析是一重要分支，它是给受测样品提供一背景电磁场，对于某些具有磁各向异性的材料，通常还需要在研究过程中改变样品与磁场方向的夹角，过程实现方式有：固定方向磁场+样品旋转或固定样品+磁场方向旋转。

矢量磁体是能够产生方向可旋转磁场的一种磁体。矢量磁体通过静态地电流控制而非机械结构旋转的方法实现磁场方向的旋转，这为实验提供了许多可能性。矢量场磁体是由三维坐标系中非同向的两对或三对二极磁体组合而成，如图1～图4所示，目前市场上的矢量磁体所用二极磁体结构，常见的有螺线管对、跑道线圈对以及马鞍型线圈对组成的二极磁体。

上述不同类型的二极磁体在组合过程中，需要设计较复杂的骨架起到支撑各线圈之间的位置分布及装配，优点是易于实现，技术成熟，缺点是磁体体积大，激磁效率较低，好场区范围小，精度差，如要求具有圆柱样品通道的螺管型二极磁体，场质量好于±3.5％的区域球半径只有21mm，拥有相同规格样品通道的跑道型二极磁体好场区范围更小。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构紧凑，样品空间大，好场区大且分辨率高的矢量场磁体结构。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种矢量磁体结构，该磁体结构包括第一线圈、第二线圈和/或第三线圈；

所述第一线圈采用一对极头沿X轴方向放置的DCT二极线圈，用以产生沿X轴方向分布的Bx矢量磁场；

所述第二线圈采用一对极头沿Y轴方向放置的DCT二极线圈，用于产生沿Y轴方向分布的By矢量磁场，其中，所述第二线圈设置在所述第一线圈外侧，使其空间上呈现所述第二线圈包覆所述第一线圈的结构；

所述第三线圈，用于产生沿Z轴方向分布的Bz矢量磁场；

其中，XYZ为笛卡尔坐标系，Z轴为所述DCT二极线圈的中心轴方向，所述DCT 二极线圈极头方向为Y轴，所述DCT二极线圈极间对称面上垂直于Z轴的方向为X 轴。

上述的矢量磁体结构，进一步地，所述第三线圈放置在所述第二线圈外侧组成矢量磁体，空间结构上呈现套于所述第一线圈和第二线圈的线圈组合；

或者所述第三线圈与第一线圈和第二线圈同骨架，所述第三线圈在轴向加持所述第一线圈和第二线圈组成矢量磁体；

或者所述第三线圈内嵌于所述第一线圈内部组成矢量磁体。

上述的矢量磁体结构，进一步地，所述第三线圈采用螺管型磁体、跑道型磁体或马鞍型磁体。

上述的矢量磁体结构，进一步地，所述DCT二极线圈包括由两个单极线圈围设成的筒式电磁线，所述筒式电磁线固化在骨架上形成筒式磁体结构，所述单极线圈之间串联连接；其中，每一所述单极线圈包括间隔环绕设置的N匝电磁线圈，其中，N为整数，是设定的单极线圈的总电磁线匝数。