10.
\ $ \ begingroup \ $

请让我描述我想要实现的目标,我将在最后提出我的问题。

我试图设计一个可以在内部具有均匀磁场的小室。我想看看使用永久块磁铁的设计是否可行,在成本和施工方面是可行的。腔室内的体积约为13cm x 13cm x 13cm。

我正在考虑使用钢或钢轭,如下图所示。我得到了这个想法这篇文章在supermagnete.de

下图显示了我目前的设计的俯视图,其中绿色是块磁铁,灰色是铁或钢:在此输入图像描述

为了降低建筑成本,我计划激光切割许多件并如下所示堆叠它们:在此输入图像描述

这是一种实验原型设计,其中我更加关心现场同质性而不是现场强度本身。

我的问题是:这样的建筑会产生相当同质的领域吗?我担心磁铁的大小和一定面积的物质的几何形状,但我并不完全确定如何为他们设计。

鉴于磁铁的技术细节,例如这一点数据表,我如何估计室内的场实力?

考虑到这一点,是否有任何可用软件可以轻松模拟这样的几何形状中的字段?我可以使用它来看看不同几何形状和磁铁的效果。

感谢提前所有的帮助!

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    \ $ \ begingroup \ $ 你需要永久磁铁吗?亥姆霍兹线圈在它内部具有非常统一的字段,并且可能更容易。 \ $ \ endgroup \ $- 7月25日20日在18:27
  • \ $ \ begingroup \ $ 我尝试过Helmholtz线圈,但对于我的应用,我需要很多转弯,而没有线圈绕线机变得昂贵且难以制造。它不是桌面,我只是考虑永久磁铁作为替代品。 \ $ \ endgroup \ $-Tony31. 2015年7月25日在18:38
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    \ $ \ begingroup \ $ @ Tony31如何自己制作线圈绕组半机?火腿运营商一直在建立它们。 \ $ \ endgroup \ $-桅杆 7月26日20日10:16
  • \ $ \ begingroup \ $ 有些人使用电钻作为线圈绕组机,并用手握住线轴。 \ $ \ endgroup \ $-User253751. 7月27日星期六5点

4个答案4.

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\ $ \ begingroup \ $

臂之间的磁场在臂之间的磁场相对均匀方向,但强度不均匀。下面,我附上了我使用的字段的图像非常简单的仿真软件(注意:这是非常简单的软件,仅供教学使用。它的结果不一定是现实的代表);注意磁场如何在左侧,在永久磁铁附近更加强烈(更白),并且在右侧移动时靠近永磁体,较小的强烈(更环保)。

在此输入图像描述

如果我调整强度有点更好地展示它,你也可以看到武器之间的领域是远的幅度低于永磁磁铁更近的领域:

在此输入图像描述

这对你来说可能已经足够了。或者它可能没有。就个人而言,我会使用亥姆霍兹线圈,刚刚处理不得不手动缠绕物品;这是乏味的,但至少你只需要做一次。

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    \ $ \ begingroup \ $ 哇,是的,这就是足够的。我不知道Falstad有这样的模拟器。我会尝试更多。非常感谢你! \ $ \ endgroup \ $-Tony31. 2015年7月25日在18:51
7.
\ $ \ begingroup \ $

查看以下三位:

我想看看使用永久块磁铁的设计是否可行,在成本和施工方面是可行的。腔室内的体积约为13cm x 13cm x 13cm。

为了减少建筑成本,我计划激光切割许多碎片并堆叠它们

这是一种实验原型设计,其中我更加关心现场同质性而不是现场强度本身。

这个答案然后似乎你可以有一些乐趣调整杆边缘的形状,以试图获得更均匀的现场力量,如果需要,那么方向


还有另一种方法你应该考虑,通常是人们采用的解决方案,当他们需要产生一大堆均匀磁场时。你可以建立一个亥姆霍兹线圈

在第一图像中,该字段处于垂直方向,上线圈和下部线圈具有相同方向的电流。

Helmholtz_coil,_b_magnitude_cross_section.Emplwp_helmholtz_coil_field.亥姆霍兹线圈

来源:123.

通过这种方式,您可以在大量卷中获得约1%的均匀性,并且单个旋钮可以调整强度

如果您需要取消地球的字段,或者如果您希望能够在任何方向上指向字段,您可以构建三组联锁亥姆胶线圈,并且有三个旋钮,您可以以您喜欢的方式指出该字段。

这里是一种更高阶的三轴线圈组,其使用每个轴中的第二组,以进一步和更大的体积来提高均匀性。它在物理学问题中讨论过如何使用这些“补充”或“卫星”亥姆霍兹线圈?

从NASA视频Maven Magnetom仪拍摄的注释屏幕射击

从美国宇航局视频拍摄的注释屏幕Maven Magementomet

这是一种木质形式,您可以看到三对互锁凹槽,用于三轴配置,用于在深空探头水手上施加变化但均匀的场强和方向到磁力计3.它在空间SE问题中讨论为什么在水手3的磁力仪上有一个大型木球?

在此输入图像描述

来源:照片编号293-6619AC.。图像信用:NASA / JPL-CALTECH。

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    \ $ \ begingroup \ $

    你会得到一个领域。它将产生一个相当统一的字段,对于您可能无法识别的某些价值观。有一些免费的索赔人,有些免费,这将向您展示您可以获得的一个领域的丑陋不均匀。这一切都取决于您的规范,均匀平均值+/- 10%,或+/- <1ppm(根据MRI所需)?

    你有一个强大的不对称轴,具有强大的磁铁和一块铁,一侧。这将在您的领域放置整体斜率。

    你有平面,所以该领域将在微小的升降中心上均匀,并朝着边缘脱落。您将能够通过减少面孔之间的距离随着距离中心的距离来计数这种效果,您的激光切割灵活性可能会派上用场。在混合解决方案中,您可以使用永磁体来产生大部分场,然后使用“垫片线圈”(如MRI成像中所谓的)来调整均匀性以调整场形状。

    使用现代高田磁铁,您可能会更好地放弃返回场肢体,并简单地使用两个小型强磁铁阵列,通过自己的吸引力握住两个独立的,面向平的铁板。然后可以通过调节磁体的密度或通过将铁添加到端部以改变间隔来调节该领域。

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    • \ $ \ begingroup \ $ 这是非常出色的建议!在一定距离处,MU-金属外壳可能有助于将流浪场保持在延伸到工作区域,可能引起麻烦并吸引从被拉入并陷入困境。 \ $ \ endgroup \ $-Uhoh. 7月27日在4:12
    • \ $ \ begingroup \ $ Mumetal对某种含有一些石英有益。为了屏蔽您的工作区域,请考虑Halbach阵列的概念 \ $ \ endgroup \ $-neil_uk. 7月27日20日在5:22
    • \ $ \ begingroup \ $ 好的,我想到了。我猜你暗示增加更多的磁铁,更远,所以在远场中,这件事看起来像一个更高阶的多极而不是偶极子,因此场景在大距离中迅速下降。与旧储藏室的翻新相比,一些丑陋的使用MU - 金属的地下室,这听起来更有趣和酷炫,但迟早会拿出他们的汽车钥匙,看看会发生什么。但直到那个时候,它似乎是如此天才!:-) \ $ \ endgroup \ $-Uhoh. 7月27日20日在5:34
    • \ $ \ begingroup \ $ 如果你只想保护人们的汽车钥匙,那么莫尔金属不需要,普通铁/廉价钢铁会做。我不知道你是否想要开放卷在内部工作,或者是封闭的盒子是可行的,虽然是一个门。理想的配置,既从内部的均匀性和外部缺少场外的配置,也是一个空心的铁或钢瓶,也许是工作体积直径的2〜4倍。将磁铁放在圆形端面的内侧。啊!“工作区”是什么意思? \ $ \ endgroup \ $-neil_uk. 7月27日7月27日
    • \ $ \ begingroup \ $ MU-金属会更轻,您可以简单地切割并将其弯曲成形。我不知道我的意思是“工作区”完全是什么,只是不受控制的地区,人们可能正在做受磁场影响的东西,或者有可能最终粘贴到磁铁的物体。不受控制和/或意外的东西。 \ $ \ endgroup \ $-Uhoh. 7月27日9月9:03
    0.
    \ $ \ begingroup \ $

    即使是均匀磁场的Helmholz线圈标准也会在确切的中心以外的点处发生。必须制定的是什么?均匀性将由水或液氧等磁性物质扰乱。底线:您无法通过非零体积获得均匀的磁场,就像你无法获得绝对零温度。

    \ $ \ endgroup \ $

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