本實(shí)用新型屬于電磁技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種緊湊式強(qiáng)磁場發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

強(qiáng)磁場作為一種特殊的、極端的科學(xué)研究條件，對(duì)科學(xué)研究取得突破性進(jìn)展有著強(qiáng)大的推動(dòng)力，而脈沖強(qiáng)磁場比穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場更容易獲得高強(qiáng)度的磁場。所以，世界各發(fā)達(dá)國家都建立了自己的脈沖強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室，用來產(chǎn)生脈沖強(qiáng)磁場，為各領(lǐng)域科學(xué)研究提供強(qiáng)磁場。強(qiáng)磁場通常指幾特斯拉以上的磁場。

強(qiáng)磁場有穩(wěn)態(tài)式和脈沖式兩種，產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場的磁體通常是用導(dǎo)體繞成的螺旋管，它可分為三種:普通磁體、超導(dǎo)磁體、由普通磁體和超導(dǎo)磁體結(jié)合繞扭成的混合磁體。普通磁體所能達(dá)到的場強(qiáng)一般為20T，由于導(dǎo)體的焦耳熱，需要大量的冷卻水，裝置復(fù)雜笨重。產(chǎn)生脈沖強(qiáng)磁場要依賴脈沖強(qiáng)磁體的使用，脈沖磁體主要包括螺線形導(dǎo)體繞組、絕緣層和加固層幾大部分，在結(jié)構(gòu)上與我們熟悉的螺線管電磁鐵相同，對(duì)螺線管通入大的電流，就可以得到幾十甚至上百特斯拉的強(qiáng)磁場，由于這個(gè)過程產(chǎn)生的熱量很大，所以在通入電流的時(shí)候采取間斷的方法，每次通入持續(xù)時(shí)間很短，通常只有幾毫秒甚至1微秒，就可以得到脈沖強(qiáng)磁場。

穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場和脈沖強(qiáng)磁場的產(chǎn)生都是依靠對(duì)固體螺旋線圈通入交流電，根據(jù)變化的電流產(chǎn)生磁場的原理進(jìn)行工作，但是由于固體螺旋線圈存在很大的電阻，并通過上兆安培的電流，必然會(huì)產(chǎn)生巨大的焦耳熱，需要將熱量及時(shí)散出去?，F(xiàn)有的散熱技術(shù)有去離子水冷卻技術(shù)、液氦、液氮冷卻技術(shù)等，但這些冷卻技術(shù)裝置龐大復(fù)雜、能耗很高，并且存在較高危險(xiǎn)性，操作難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種緊湊式強(qiáng)磁場發(fā)生裝置，以提高強(qiáng)磁場發(fā)生裝置的散熱能力，且使強(qiáng)磁場發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)更加簡單和緊湊。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種緊湊式強(qiáng)磁場發(fā)生裝置，其包括通過管道順次串聯(lián)連接的儲(chǔ)能模塊、開關(guān)、液態(tài)金屬螺旋線圈、液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)模塊和遠(yuǎn)端散熱模塊，所述遠(yuǎn)端散熱模塊再通過所述管道與儲(chǔ)能模塊連接，進(jìn)而形成閉合回路；所述管道內(nèi)部充滿液態(tài)金屬，所述液態(tài)金屬螺旋線圈由所述充滿液態(tài)金屬的管道纏繞而成；

所述管道發(fā)揮導(dǎo)線的作用，并使該閉合回路中充滿流動(dòng)的液態(tài)金屬，所述儲(chǔ)能模塊通過提供變化的電流為磁場的發(fā)生提供能量，所述開關(guān)控制整個(gè)電路中電流的通斷，所述液態(tài)金屬螺旋線圈用于產(chǎn)生強(qiáng)磁場，所述液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)模塊用于為液態(tài)金屬的流動(dòng)提供動(dòng)力，所述遠(yuǎn)端散熱模塊用于將液態(tài)金屬螺旋線圈的產(chǎn)生的熱量散失到外界空氣中。

進(jìn)一步地，所述管道外表絕緣，為鋼管(優(yōu)選為不銹鋼管)或柔性塑料管。

進(jìn)一步地，所述液態(tài)金屬為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的熔點(diǎn)低于60℃的金屬。

具體的，所述液態(tài)金屬為鎵、鎵基二元合金、鎵基多元合金、銦基合金或鉍基合金中的任一種。

優(yōu)選的，所述鎵基二元合金為鎵銦合金、鎵鉛合金或鎵汞合金中的任一種。

優(yōu)選的，所述鎵基多元合金為鎵銦錫合金或鎵銦錫鋅鉍合金。

進(jìn)一步地，所述液態(tài)金屬螺旋線圈外圍纏繞有碳纖維布，所述碳纖維布的外圍套接有(同軸)鋼管。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能模塊為電容器、電感器(即電感儲(chǔ)能器)、(電網(wǎng))整流器或脈沖發(fā)電機(jī)中的任一種。

進(jìn)一步地，所述液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)模塊為電磁泵或蠕動(dòng)泵，優(yōu)選為直流電磁泵。

進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)端散熱模塊為液態(tài)金屬散熱器，所述液態(tài)金屬散熱器選用本領(lǐng)域常規(guī)的或現(xiàn)有的液態(tài)金屬散熱器，優(yōu)選為銅材翅片式散熱器。

(三)有益效果

本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

(1)本實(shí)用新型所述的液態(tài)金屬螺旋線圈內(nèi)流動(dòng)有液態(tài)金屬，不但使得液態(tài)金屬螺旋線圈的導(dǎo)電性增強(qiáng)，磁場增強(qiáng)，而且能夠及時(shí)將螺旋線圈產(chǎn)生的焦耳熱散失到外界環(huán)境中，不需要使用去離子水或者液氮、液氦冷卻螺旋線圈，從而使該裝置更加簡單和緊湊，操作更加便捷。

(2)本實(shí)用新型所述的液態(tài)金屬充滿管道和整個(gè)閉合回路，即便在強(qiáng)磁場下管道也不易被應(yīng)力拉斷；而且液態(tài)金屬在管道內(nèi)流動(dòng)，能夠及時(shí)將整個(gè)裝置中產(chǎn)生的焦耳熱散失到環(huán)境中，提高了整套裝置的散熱性能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述緊湊式強(qiáng)磁場發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、液態(tài)金屬螺旋線圈；2、開關(guān)；3、儲(chǔ)能模塊；4、遠(yuǎn)端散熱模塊；5、液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)模塊；6、管道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不能用來限制本實(shí)用新型的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以視具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種緊湊式強(qiáng)磁場發(fā)生裝置，其包括通過管道6順次串聯(lián)連接的儲(chǔ)能模塊3、開關(guān)2、液態(tài)金屬螺旋線圈1、液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)模塊5和遠(yuǎn)端散熱模塊4，所述遠(yuǎn)端散熱模塊4再通過所述管道6與儲(chǔ)能模塊3連接，進(jìn)而形成閉合回路。

所述管道6外表絕緣，內(nèi)部充滿液態(tài)金屬，其可為鋼管或柔性塑料管等，本實(shí)施例選用不銹鋼管，外徑為8mm，內(nèi)徑為4mm。

所述液態(tài)金屬為熔點(diǎn)低于60℃的金屬，可以選用鎵、鎵基二元合金、鎵基多元合金、銦基合金或鉍基合金中的任一種，本實(shí)施例中選用熔點(diǎn)為16℃的GaIn20。

所述儲(chǔ)能模塊3通過提供變化的電流為磁場的發(fā)生提供能量，其可選用電容器、電感儲(chǔ)能器、電網(wǎng)整流器或脈沖發(fā)電機(jī)中的任一種，本實(shí)施例的儲(chǔ)能模塊3通過采用常規(guī)技術(shù)由電容器串并聯(lián)而成，以產(chǎn)生脈沖磁場。

所述開關(guān)2控制整個(gè)電路中電流的通斷。

所述液態(tài)金屬螺旋線圈1由所述充滿液態(tài)金屬的管道6纏繞在非金屬線圈骨架上制成，所述管道6可以螺旋纏繞數(shù)層，以增強(qiáng)磁場；制作時(shí)，先將管道6(即不銹鋼管)加熱到蠕化溫度，然后纏繞在非金屬骨架上，即得。所述液態(tài)金屬螺旋線圈1的最外面還纏繞有碳纖維布，所述碳纖維布的外面還套接有同軸鋼管作為加固材料。

所述液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)模塊5用于為液態(tài)金屬的流動(dòng)提供動(dòng)力，其可選用電磁泵或蠕動(dòng)泵，本實(shí)施例采用直流電磁泵。

所述遠(yuǎn)端散熱模塊4用于將液態(tài)金屬螺旋線圈1的產(chǎn)生的熱量散失到外界空氣中，其為液態(tài)金屬散熱器，所述液態(tài)金屬散熱器選用本領(lǐng)域常規(guī)的或現(xiàn)有的液態(tài)金屬散熱器，本實(shí)施例選用銅材翅片式散熱器。

工作時(shí)，打開開關(guān)，利用液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬在該閉合回路中流動(dòng)，然后通過儲(chǔ)能模塊提供變化的電流，使液態(tài)金屬螺旋線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁場；工作過程中產(chǎn)生的熱量通過遠(yuǎn)端散熱模塊散失到外界空氣中，另外，液態(tài)金屬在管道內(nèi)流動(dòng)過程中也將部分熱量散失到外界環(huán)境中。

綜上所述，本實(shí)施例所述的緊湊式強(qiáng)磁場發(fā)送裝置，不但使得液態(tài)金屬螺旋線圈的導(dǎo)電性增強(qiáng)，磁場增強(qiáng)，而且能夠及時(shí)將螺旋線圈產(chǎn)生的焦耳熱散失到外界環(huán)境中，不需要使用去離子水或者液氮、液氦冷卻螺旋線圈，不但提高了散熱性能，而且整套裝置方便制造和布置，不需要外部固定，更加簡單和緊湊，操作也更加便捷。

本實(shí)用新型的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。