[发明专利]一种异型电磁单元、阵列及应用

说明书

本发明公开了一种异型电磁单元、阵列及应用，包括：支撑体及螺旋绕制的布置于支撑体上的导线；支撑体包括一个可与相邻支撑体上的该面拼接呈平面的基底面及位于基底面同一侧且向基底面的正投影均落入基底面内的棱侧面；在基底面及棱侧面上均形成有垂直于表面而凸起的绕线端；导线螺旋状盘绕于绕线端上并通电形成垂直于该绕线端所在表面的磁场；棱侧面上通电线圈形成的磁场朝向支撑体内部/外部，并形成对基底面上通电线圈所产生磁场同磁极方向及同磁极强度的增强效果。本电磁单元可以增强基底面上方的磁场，且增强效果明显，增幅均匀，可控性强。而且，可以根据实际需要控制成本，制备灵活可控。另外，电磁单元的适用范围广，通用性高。

技术领域

本发明涉及电磁技术领域，尤其涉及一种异型电磁单元、阵列及应用。

背景技术

电磁铁是线圈通电产生磁场的一种装置，一般在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样表现有磁性。通常把铁芯制成条形或蹄形状，以使其更加容易被磁化。且为了使电磁铁断电后磁性消失，则铁芯通常采用消磁较快的软磁材料。故而，在通电时电磁铁表现磁性，断电后磁性消失。电磁铁在日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。

电磁铁的特性主要体现在绕线方式上，例如中国发明专利《8字形层叠线圈的制造方法》，申请号为201280024276.2，8字形线圈的作用是，用该绕线方法可直接绕成一个 NS组合的悬浮轨道，如日本超导列车的轨道所使用的技术，8字线圈就是形成N、S两个磁极。该结束通过沿轴向方向堆叠矩形导线来制造具有一个轴线的线圈部分的过程，虽然在线圈制造过程中，可以不需要用于测量在连接部中保留的线的长度的过程，从而大大减少了制造过程的数量。但是，对于具有多个表面的异型电磁单元，例如该8字形线圈，其仅仅是实现了基础的磁力发生，难以体现聚磁效果及单侧增强磁力的效果。

发明内容

本发明提供的一种技术方案是一种异型电磁单元，其优点在于可增强基底面上方的磁场强度，同时可替代永磁体，减少稀土材料用量以达到降低成本的效果。

本发明的技术方案是：一种异型电磁单元，具有多个表面，其中各线圈在每一个面上均产生一个垂直表面的磁场，这些磁场以相互叠加汇聚的方式，使得磁感线汇聚通过芯部材料的基底面上，以实现增强该端面磁场强度的效果。

具体包括：支撑体，支撑体为多面体，支撑体上的多个表面上有螺旋式绕制的导线。

支撑体，其形状为多面体，支撑体可以相互拼接，以最终实现一个拼接而成的平面。因此，支撑体上主要表现为一个基底面，支撑体通过同一朝向拼接。

支撑体上的其他侧面即为棱侧面，棱侧面的特点是：将棱侧面向基底面作投影时，棱侧面的投影需要落在基底面范围内。具体的说：棱侧面倾斜形成一个尖顶，即棱侧面或棱侧面延伸具有共交点，那么棱侧面向基底面的投影为一个投影区(如四棱锥、五棱锥)。

在基底面和棱侧面上均形成有垂直于表面而凸起的绕线端，绕线端上绕制导线，导线沿绕线端凸起方向呈螺旋式绕制。因此基于绕线端的支撑，导线呈螺旋状盘绕并通电形成垂直于该基底面/棱侧面的磁场。

因此，基于上述支撑体的形状，在基底面上即可形成一个基础的N/S磁场。同时，棱侧面上也会形成各磁场。

根据右手螺旋定则，当基底面和棱侧面上线圈的电流方向相对应时，棱侧面线圈所产生的磁场会对基底面线圈的磁场产生一定的增强效果。即棱侧面上通电线圈形成的磁场其磁感线向支撑体内部方向汇聚并通过基底面上，且与基底面线圈所产生的磁场方向相同，以达到增强基底面磁场强度的效果。

例如，当基底面上的电流流向呈顺时针方向时，基底面上产生一个N极“入”基底面的磁场。如果，此时左侧棱侧面上的电流流向在该面内呈相对的顺时针时，左侧棱侧面上会形成一个N极“入”该棱侧面并向支撑体内部方向的磁场。其他棱侧面同理，每个棱侧面都可以形成一个用于增强基底面磁场的独立磁场。