[发明专利]混合磁场装置有效

专利信息
申请号: 201910662536.2 申请日: 2019-07-22
公开(公告)号: CN110340938B 公开(公告)日: 2021-10-15
发明(设计)人: 徐天添;苏梦;曼纳曼柴·帕特;刘佳;黄晨阳;吴新宇 申请(专利权)人: 中国科学院深圳先进技术研究院
主分类号: B25J19/00 分类号: B25J19/00;H01F5/00
代理公司: 深圳市威世博知识产权代理事务所(普通合伙) 44280 代理人: 李庆波
地址: 518055 广东省深圳*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 混合 磁场 装置
【说明书】:

本申请公开了一种混合磁场装置,该混合磁场装置包括多个磁场组件以及分别与多个磁场组件连接的电源;其中,每个磁场组件包括同轴设置的至少两个线圈,多个磁场组件的轴中心相交于一点,以形成一空间磁场区域;其中,多个磁场组件中的至少部分线圈的至少部分导电段为弧形导电段,弧形导电段的圆心靠近空间磁场区域一侧。通过上述方式,在混合磁场装置工作时有大空间区域进行工作,保证工作性能。

技术领域

本申请涉及电磁领域,特别是涉及一种混合磁场装置。

背景技术

微型机器人在医学应用方面具有巨大的潜力,尤其是在医学设备难以触及的人体领域。在众多的医学应用中,微型机器人有望高效的在人体内部执行任务,微型机器人需要无缆磁场驱动来实现微创治疗,因此各种磁场在医学的应用中用于驱动微型机器人具有重要价值。但是相关的电磁线圈系统,并不会提供大空间供人体某个部位开展医学治疗;或者提供了大的工作空间,却因为大空间而丧失了良好的工作性能。

发明内容

为了解决上述问题,本申请提供一种混合磁场装置,以提供大的工作空间,保证工作性能。

本申请采用的一种技术方案是提供一种混合磁场装置,该混合磁场装置包括多个磁场组件以及分别与多个磁场组件连接的电源;其中,每个磁场组件包括同轴设置的至少两个线圈,多个磁场组件的轴中心相交于一点,以形成一空间磁场区域;其中,多个磁场组件中的至少部分线圈的至少部分导电段为弧形导电段,弧形导电段的圆心靠近空间磁场区域一侧。

其中,混合磁场装置包括正交设置的第一磁场组件、第二磁场组件和第三磁场组件,第一磁场组件、第二磁场组件和第三磁场组件的轴向分别对应正交空间的X轴、Y轴和Z轴,X轴、Y轴和Z轴相交于O点。

其中,第一磁场组件包括沿YOZ平面对称设置的两个第一线圈;其中,第一线圈包括顺次连接的第一导电段、第二导电段、第三导电段和第四导电段,第一导电段和第三导电段与Z轴平行,第二导电段和第四导电段为弧形导电段。

其中,第二磁场组件包括沿XOZ平面对称设置的两个第二线圈;其中,第二线圈包括顺次连接的第五导电段、第六导电段、第七导电段和第八导电段,第五导电段和第七导电段与Z轴平行,第六导电段和第八导电段为弧形导电段。

其中,两个第一线圈的之间的距离为:其中,w1表示第一导电段或第三导电段的长度;或两个第二线圈的之间的距离为:其中,w2表示第五导电段或第七导电段的长度。

其中,第一线圈的弧形导电段的长度为:其中,α表示弧形导电段的圆心角;或第二线圈的弧形导电段的长度为:

其中,当电源提供的电流方向一致时,第一磁场组件产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为:

或第二磁场组件产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为:

其中,u0为真空磁导率4π×10-7Tm/A,I1表示第一磁场组件中的电流,I2表示第二磁场组件中的电流,y表示任意点坐标中Y轴坐标值的绝对值,x表示任意点坐标中X轴坐标值的绝对值;

当电源提供的电流方向相反时,第一磁场组件产生的梯度磁场中任意点的磁感应强度为:

或,第二磁场组件产生的梯度磁场中任意点的磁感应强度为:

其中,I3表示第一磁场组件中的电流,I4表示第二磁场组件中的电流,y表示任意点坐标中Y轴坐标值的绝对值,x表示任意点坐标中X轴坐标值的绝对值。

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