[发明专利]一种旋转磁场发生系统及其旋转磁场实现方法

权利要求书

1.一种旋转磁场发生系统，其特征在于所述的旋转磁场发生系统包括线圈、电源和微控制器；所述的线圈为三组亥姆霍兹线圈，三组亥姆霍兹线圈两两相互垂直布置，并且从小尺寸到大尺寸嵌套安装；三组亥姆霍兹线圈的轴向分别对应磁场发生系统的X、Y、Z轴，三组亥姆霍兹线圈的轴中心交于坐标原点O；每组亥姆霍兹线圈均由双线绕制的两对亥姆霍兹线圈构成；所述的电源为6路可控直流电流源，每对亥姆霍兹线圈连接一路可控直流电流源；每组亥姆霍兹线圈中的两对线圈的电流方向相反，其中第一X轴向线圈（X1）、第一Y轴向线圈（Y1）和第一Z轴向线圈（Z1）通入电流所产生的磁场沿坐标轴正方向，第二X轴向线圈（X2）、第二Y轴向线圈（Y2）和第二Z轴向线圈（Z2）通入电流所产生磁场沿坐标轴负方向；微控制器有6路电压控制端口；微控制器通过电压控制端口分别控制6路直流电流源输出电流的大小。

2.按照权利要求1所述的旋转磁场发生系统的旋转磁场实现方法，其特征在于所述的实现方法为：通过所述的微控制器控制所述的6路可控直流电流源向三组亥姆霍兹线圈输出大小不同的电流，实现任意轴向的空间旋转磁场。

3.按照权利要求2所述的旋转磁场实现方法，其特征在于所述的6路可控直流电流源向所述的三组亥姆霍兹线圈输出的电流为：

式中，k_x,k_y,k_z为X轴向、Y轴向和Z轴向三组亥姆霍兹线圈所产生的磁场场强B_x,B_y,B_z与所述的三组亥姆霍兹线圈中通过的电流i_x,i_y,i_z的比例系数，即B_x＝k_xi_x，B_y＝k_yi_y，B_z＝k_zi_z；B₀为旋转磁场的幅值、ω为旋转频率、为磁场旋转轴向的方位角，其中θ为磁场旋转轴向n与OZ轴正向的夹角，为磁场旋转轴向n在XOY平面上投影与OX正向的夹角，磁场的旋转角η＝ωt，ω为旋转角频率，t为时间。

4.按照权利要求2或3所述旋转磁场实现方法，其特征在于所述的6路直流电流源向三组亥姆霍兹线圈输出电流的方法为：当i_x＞0时，向第一X轴向线圈中通入电流i_x，向第二X轴向线圈通入的电流为零；当i_x＜0时，向第二X轴向线圈中通入电流|i_x|，向第一X轴向线圈通入的电流为零；当i_y＞0时，向第一Y轴向线圈中通入电流i_y，向第二Y轴向线圈通入的电流为零；当i_y＜0时，向第二Y轴向线圈中通入电流|i_y|，向第一Y轴向线圈通入的电流为零；当i_z＞0时，向第一Z轴向线圈中通入电流i_z，向第二Z轴向线圈通入的电流为零；当i_z＜0时，向第二Z轴向线圈中通入电流|i_z|，向第一Z轴向线圈通入的电流为零。