一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，包括由两个以上的子线圈(1)组成的线圈阵列，在所述的线圈阵列中设有电源，本发明专利技术所述两个以上的子线圈(1)依次串联，由子线圈(1)形成的串联支路则接于电源的两端，所述的子线圈(1)为缠绕有导线(2)的线圈结构，所述两个以上的子线圈(1)通过导线(2)依次串联。本发明专利技术结构简单，采用单一电源供电的方式，通过串联的多个子线圈1，可实现对电路中电流的多种控制，能有效的提高线圈阵列的磁聚焦效果，应用范围广，适用于各种形态的线圈阵列，尤其是电磁治疗、埋地金属管线检测等对磁聚焦范围要求极高的领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁聚焦领域，具体的说，是一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列。
技术介绍
在电磁治疗、埋地金属管线检测等领域中，常需要构造某种特定形态的磁场来实现聚焦，以保证治疗或检查的精确度，如图1、图2所示的应用于电磁治疗的线圈阵列，通常需要采用两个或是两个以上的子线圈(即线圈阵列)来构造磁场。在现有技术中，线圈的结构通常由绝缘管以及缠绕于绝缘管上的导线组成，导线缠绕的圈数则为线圈的匝数。在设计时，需要先对每个子线圈上的导线通以恒定电流的方式进行分析，然后再运用磁场矢量迭加的原理进行设计。然而在实际的电路应用过程中，每个子线圈则需要加载时变电流，时变电流的幅值也不相同，传统方法常是对每个子线圈配置一个电流激励源，通过同步信号控制，实现在同一时刻对每个电流激励源进行同步控制，最终让整个线圈阵列在空间某个区域产生某种形态的磁场。在应用过程中，尤其是当多个子线圈工作时，只有每个子线圈的时变电流在任何时刻都能够与当初设计静态电流完全成比例关系时，才能设计预期，实现空间磁场按设计的要求进行叠加。当然，这也对每个子线圈时变电流的完全匹配提出严格的要求，同时，对每个电流激励源的同步控制问题也显得尤为重要，使其在设计上较难实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，采用单一电源供电，通过子线圈串联的方式，可实现多个子线圈的同步激励，结构简单，较现有技术中采用多个激励源同步控制的设计更加简单，适用于各种形态的线圈阵列，应用范围广。本专利技术通过下述技术方案实现一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，包括由两个以上的子线圈组成的线圈阵列，在所述的线圈阵列中设有电源，本专利技术采用单一电源，所述两个以上的子线圈依次串联，由子线圈形成的串联支路则接于电源的两端，降低了现有技术中采用多个电流激励源进行同步控制而出现的难度，结构简单易实现。为更好的实现上述多个子线圈串联的结构，所述的子线圈为缠绕有导线的线圈结构，所述两个以上的子线圈通过导线依次串联，并接于电源的两端。本专利技术所述导线的两端分别与电源的两端相连接。所述的通过每个子线圈的设计电流值的绝对值与缠绕于该子线圈上导线的匝数成正比，即整个线圈阵列的中每个子线圈的电流需按照基准线圈阵列的电流(导线的匝数)成比例增加，当然比例系数越大，整个线圈阵列产生的磁场强度越强，聚焦效果不发生变化，在实际应用过程中，还可通过子线圈的匝数来达到控制线圈电流大小的目的。所述的通过每个子线圈的电流值、导线以及磁场强度的关系包括以下两种情况(I)所述的通过每个子线圈的电流值为恒定值，由其组成的线圈阵列的磁场强度则与缠绕于每个子线圈上导线的匝数成正比，即在串联电流不变的情况下，等比例增加或减少每个缠绕于子线圈上的导线的匝数，产生的聚焦效果不变，产生的磁场强度等比例增加或减少。(2)所述的缠绕于每个子线圈上的导线匝数为恒定值，通过该子线圈的电流值则与由该子线圈组成的线圈阵列的磁场强度成正比，即保持每个缠绕于子线圈上导线的匝数不变，按比例增大或减少串联电流，产生的聚焦效果不变，产生的磁场强度按比例增大或减小。本专利技术导线的缠绕方向包括以下两种情况(I)若规定激励电流从内层绕线流向外层绕线的方向(即顺时针方向)为正方向，那么，所述的导线沿顺时针方向缠绕于子线圈上，通过该子线圈的激励电流方向为正；所述的导线沿逆时针方向缠绕于子线圈上，通过该个子线圈的激励电流方向则为负。 (2)若规定激励电流从外层绕线流向内层绕线的方向(即逆时针方向)为正方向，那么，所述的导线沿逆时针方向缠绕于子线圈上，通过该子线圈的激励电流方向为正；所述的导线沿顺时针方向缠绕于子线圈上，通过该个子线圈的激励电流方向则为负。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果(I)本专利技术结构简单，组成线圈阵列的多个子线圈均通过串联而连接，仅采用单一电源即可供电，同时，还可实现多个子线圈的同步激励，较现有技术中采用多个激励电源同步控制的设计而言，其结构更加简单，也更易实现。(2)在本专利技术中，子线圈激励电流的大小可通过该子线圈的匝数来进行调整，原理十分简单，操作方便。(3)在本专利技术中，线圈激励电流的方向可通过导线的缠绕方向来改变，对于整个线圈阵列而言，当子线圈上激励电流方向不同时，还能有效的提高磁聚焦效果，该设计可广泛适用于各种形态的线圈阵列，尤其是电磁治疗、埋地金属管线检测等对磁聚焦范围要求极高的领域中。附图说明图1为现有技术中应用于电磁治疗的线圈阵列的俯视图。图2为现有技术中应用于电磁治疗的线圈阵列的侧视图。图3为本专利技术子线圈的结构示意图。图4为图3所示A的局部示意图。图5为本专利技术导线顺时针缠绕时的结构示意图。图6为本专利技术导线逆时针缠绕时的结构示意图。图7为本专利技术应用于电磁治疗的线圈阵列的电磁场分布仿真立体图。图8为本专利技术应用于电磁治疗的线圈阵列的电磁场分布仿真俯视图。其中，1-子线圈，2-导线。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例本专利技术提出了一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，包括由两个以上的子线圈I组成的线圈阵列，在实际应用过程中，线圈阵列多为实现磁聚焦而形成的一种阵列结构，可应用于如电磁治疗、埋地金属管线检测等领域中，在设计时，通常采取对每个子线圈I通以恒定电流的方式进行分析，然后再运用磁场矢量迭加的原理进行设计。以图1、图2所示的应用于电磁治疗的线圈阵列为例，传统的方法是对每个子线圈I配置一个电流激励源(即电源)，通过同步信号控制，实现在同一时刻对每个电源的同步控制，最终让整个线圈阵列在空间某个区域产生某种形态的磁场。在应用过程中，尤其是如图1图、2所示的多个子线圈I工作时，往往存在设计难度大、磁聚焦效果不理想等问题。因此，本专利技术在克服上述传统方法不足的前提下，提出了一种新的设计，即在线圈阵列中采用单一电源供电，而两个以上的子线圈I则依次串联，由子线圈I形成的串联支路则接于电源的两端，设计合理，更降低了现有技术中采用多个电流激励源进行同步控制而出现的难度，结构简单易实现。在本专利技术中，子线圈I为缠绕有 导线2的线圈结构，两个以上的子线圈I通过导线2依次串联，而导线2的两端则分别与电源的两端相连接。同样以应用于电磁治疗的线圈阵列为例，子线圈I的结构可如图3所示，在实际应用过程中，电路的控制均可通过导线2来实现，包括以下情况(I)每个子线圈I的设计电流值的绝对值与缠绕于该子线圈I上导线2的匝数成正比，即整个线圈阵列的中每个子线圈I的电流需按照基准线圈阵列的电流(导线2的匝数)成比例增加，当然比例系数越大，整个线圈阵列产生的磁场强度越强，聚焦效果不发生变化，在本专利技术的应用过程中，还可通过子线圈I的匝数来达到控制线圈电流大小的目的，如图4所示，子线圈I的匝数为六圈。以图1所示结构为例，设图1中每个子线圈I的匝数都为1，通过仿真得知子线圈 1、2、3、4、5、6、7 的电流分别为1. 2A、2A、0. 8A、1. 3A、0. 6A、1. 9A、3A，在目标区域内具有较好的磁场聚焦特性，则可设计子线圈I的电流比例关系为1.2 2 0.8 1.3 0.6 1.9 3。按照磁聚焦的等比例线圈阵列关系，将每个子线圈I串联起来，激励电流为O. 1A，即流过每个单匝线上的电流为O. 1A，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，包括由两个以上的子线圈(1)组成的线圈阵列，在所述的线圈阵列中设有电源，其特征在于：所述两个以上的子线圈(1)依次串联，由子线圈(1)形成的串联支路则接于电源的两端。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，包括由两个以上的子线圈(I)组成的线圈阵列，在所述的线圈阵列中设有电源，其特征在于所述两个以上的子线圈(I)依次串联，由子线圈(I)形成的串联支路则接于电源的两端。2.根据权利要求1所述的一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，其特征在于所述的子线圈(I)为缠绕有导线(2)的线圈结构，所述两个以上的子线圈(I)通过导线(2)依次串联。3.根据权利要求2所述的一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，其特征在于所述导线(2)的两端分别与电源的两端相连接。4.根据权利要求3所述的一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，其特征在于所述的通过每个子线圈(I)的设计电流值的绝对值与缠绕于该子线圈(I)上导线(2)的匝数成正比。5.根据权利要求4所述的一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列，其特征在于所述的通过每个子线圈(I)的电流值为恒定值，由其组成的线圈阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冀成，胡雅毅，陆继庆，牟翔永，李运洪，邹含，
申请(专利权)人：成都信息工程学院，
类型：发明
国别省市：