具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，根据本发明实施例所述的水冷电磁铁，包括磁轭1和两个对称设置的磁极2，所述磁轭1为全包围的矩形中空结构，所述磁轭1套设在两个所述磁极2外侧，两个所述磁极2均为矩形两段式阶梯结构，均由矩形段一2-1、矩形段二2-2连接而成，所述矩形段二2-2上均套设有线圈3，两个所述线圈3串联，两个所述线圈3外部均套设有冷却盘管4，所述冷却盘管4、线圈3、磁极2由外壳5紧密包裹后形成一体，所述外壳5与所述磁轭1固定连接；

如图5所示，所述冷却盘管4上设有软管接头4-1，所述软管接头4-1的一端与所述冷却盘管4焊接连接，所述软管接头4-1的另一端穿过所述外壳5；

如图4和图6所示，两个所述磁极2的顶面2-4上均设有螺纹孔2-3，两个所述磁极2的底面2-5相互平行，线圈3通电后左右两个底面2-5磁场极性相反，在两个底面之间的气隙内形成所需匀强磁场；

如图3和图6所示，所述磁轭1的两侧均设有沉头孔1-1及出线孔1-2，所述沉头孔1-1位于所述出线孔1-2下方，在所述磁轭1的出线孔1-2处焊接有接线盒6，供电电缆伸入所述接线盒6内与所述线圈3连接，给线圈3供电。

其中，所述磁轭1由高导磁的软磁材料制成，由四块板拼装构成；所述磁极2由高导磁的软磁材料制成，所述线圈3采用铜导线制成，螺旋缠绕在磁极2的矩形段二2-2上，冷却盘管4采用空心扁铜管螺旋绕制而成，其内空形状与线圈3外形一致，外壳5形状为矩形，采用绝缘胶通过模具浇筑后固化成型。

在一具体实施例中，所述软管接头4-1为中空圆柱体，所述软管接头4-1的外表面设有凹槽，避免连接冷却水管时打滑。

在一具体实施例中，所述矩形段一2-1的外沿尺寸大于所述矩形段二2-2。

在一具体实施例中，所述磁极2、线圈3、冷却盘管4、外壳5和接线盒6均左右成对设置，关于所述磁轭1的中心面对称布置。

在一具体实施例中，所述磁极2、线圈3、冷却盘管4、外壳5通过螺栓安装在所述磁轭1上。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

如6所示，当外部电流流入线圈3时，根据安培定则可知，用右手握住通电直导线，让大拇指指向直导线中电流方向，那么四指指向就是通电导线周围的磁场的方向，调整左右线圈3串联极性即可改变左右底面2-5的磁场极性，为了在左右磁极2间隙内形成匀强磁场，必须使左右底面2-5的极性相反（磁场极性如图6中“N”、“S”所示，箭头表示为磁场矢量方向）。

线圈3工作时会产生热量，其电阻会随温度的升高而升高，同时整个结构也会在温度的作用下发生热变形，使得磁极2间距有细微变化，线圈3电阻的波动、磁极2间距的变化都会对磁场的均匀度带来不利影响，因此必须有高效率的散热装置来冷却电磁铁。所述冷却盘管4采用空心扁铜管螺旋绕制而成，其内空形状与线圈3外形一致，套在线圈3上，其上设置有软管接头4-1，冷却水通过外置水管输送，水管连接在软管接头4-1上，冷却水经过软管接头4-1进入冷却盘管4内部，在冷却盘管4内螺旋流动，最后从另一个软管接头4-1流出。线圈3产生的热量经过冷却盘管4外壁传递至冷却水，由冷却水循环带出电磁铁外。另外外壳5内表面直接接触冷却盘管4和线圈3、外表面暴露在空气中，也可起到辅助散热的作用。外壳5与线圈3、冷却盘管4之间没有储留空气，传热效率高，可以进一步提高电磁铁的散热能力。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明的水冷电磁铁可以在两磁极之间建立一个提供极化中子拉莫尔进动的高精度匀强磁场，实验用的极化中子束穿过磁场中心区域，利用该区域的外加磁场对极化中子进行调控；冷却盘管内部中空，可以通入循环冷却水，在线圈工作时将其产生的热量带走，防止线圈过热，可提高电磁铁持续工作时磁场的均匀度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。