[发明专利]一种三角形电磁铁单元

说明书

本发明公开了一种三角形电磁铁单元，包括通电的螺线圈；螺线圈通电后形成垂直于电流流动平面的磁场；螺线圈包括：第一螺线圈，通电形成第一磁场；第二螺线圈，通电形成第二磁场；或包括第三螺线圈，通电形成第三磁场，第三磁场为磁力线发生朝向第三螺线圈所在平面外部的磁场；三个螺线圈形成以各自所在平面两两相交而成的横截面呈三角形的布置；第三磁场发生，则第一磁场及第二磁场以磁力线发生朝向三角横截面中心的磁场设定而布置电流流向；第三磁场不发生，则第一磁场及第二磁场以磁力线相同发生侧向的磁场设定而布置电流流向。本方案使用电磁铁替代永磁体，达到相同的目的，降低了生产加工的成本。

技术领域

本发明涉及电磁技术领域，尤其涉及一种三角形电磁铁单元。

背景技术

电磁铁是通电产生电磁的一种装置，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。通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。若为了使电磁铁断电立即消磁，则往往采用消磁较快的软铁或硅钢材料来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁性就随之消失。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。

Halbach阵列为一种永磁体阵列结构，通过特殊的充磁方向排列以达到使永磁体磁感线在一边叠加，另一边抵消的作用，从而使得阵列永磁体可以增强单边磁场，而另一边磁场削弱，即一种可以实现汇聚磁场以增加单边磁感线密度的特殊阵列结构。将 Halbach阵列中的永磁体替换为电磁铁，可以极大的降低成本。但是，显然电磁铁的绕线关系及单元体的阵列排布并不容易使其满足Halbach阵列的要求。

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，公开了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。因此，8字形线圈的意义在于可以用一个线圈直接达到NS并列的两个线圈的效果。但是，对于具有多个表面的异型电磁单元，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三角形电磁铁单元，其解决增强单侧磁场密度的问题，同时降低成本。

本发明的技术方案是：一种三角形电磁铁单元，包括通电的螺线圈，螺线圈通电后形成垂直于电流流动平面的磁场。

螺线圈包括：第一螺线圈、第二螺线圈，或包括第三螺线圈。

其原理根据Halbach阵列，利用磁体单元按照磁场方向顺序排列，增强单位方向上的场强。通过通电线圈产生磁场，并利用不同方向的磁场组合达到单侧面磁场的增强。

众所周知，Halbach阵列常见单元体形状为矩形，一阶阵列的磁场方向通常包括两种形式：第一、垂直于底边向上或向下的磁场；第二、平行于底边向左或向右的磁场。因此，利用通电螺线圈代替传统的永磁体，那么螺线圈的布置要求也需要满足磁场方向的设定。

具体的，

第一螺线圈，通电形成第一磁场。

第二螺线圈，通电形成第二磁场。

或包括第三螺线圈，通电形成第三磁场，第三磁场为磁力线发生朝向第三螺线圈所在平面外部的磁场。

三个螺线圈形成以各自所在平面两两相交而成的横截面呈三角形的布置，这样的话，各螺线圈可以形成各自所在面上的对应磁场以形成Halbach阵列所需的磁场布置要求。