框形磁約束線圈排布陣列的製作方法

2023-04-25 20:52:41

專利名稱：框形磁約束線圈排布陣列的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及磁聚焦領域，具體是指一種框形磁約束線圈排布陣列。
背景技術：
隨著磁聚焦技術的在醫學、石油勘測等領域的廣泛使用，各種各樣為實現聚焦而設計的線圈陣列結構也不斷被提出，從最初的8字形線圈到三維空間線圈陣列結構，都是針對線圈陣列的聚焦性如何提高的問題而設計的。8字形線圈是把兩個圓形線圈挨邊放置，兩個圓形線圈中的電流相反，由於圓形線圈的感應電場在邊緣處幅值最大，中心處最小，故8字形線圈的感應電場在兩圓線圈相接處下面形成最大值區域，但最大區域中的磁場與其它位置的磁場差別並不是非常大，磁聚焦的效果也不理想；而三維空間線圈陣列基本可以實現「點聚焦」，但是將其應用於實際中時(例如瞬變電磁法估測管道剩餘厚度)，由於線 圈模型製造過程中精確度要求較高，例如三維空間結構中各線圈的角度等，不僅生產工藝繁雜，而且無法保證聚焦的精確度，所以設計線圈模型既要考慮聚焦性同時還要兼顧製造工業的缺陷。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種框形磁約束線圈排布陣列，不僅結構簡單易實現，而且聚焦性能也得到了極大的改善。本實用新型的目的通過下述技術方案實現框形磁約束線圈排布陣列，主要由A通電線圈，疊加放置於A通電線圈上的B通電線圈組成。為了加強磁聚焦的效果，在B通電線圈上還疊加放置有C線圈。為了更好的實現本實用新型，所述的A通電線圈及B通電線圈均為大小相同的矩形線圈，長為a,寬為b ;所述的C線圈為矩形線圈或圓形線圈。為了方便製造及封裝並且兼顧聚焦性能，所述的A通電線圈、B通電線圈及C線圈位於平行的三個面內，且所述A通電線圈的長a與B通電線圈的長a重疊或A通電線圈的寬b與B通電線圈的寬b重疊，重疊長度為d。進一步的，所述C線圈的中軸線與A通電線圈及B通電線圈疊加後整體部分的中軸線為同一條直線。為了確保磁聚焦的效果，所述C線圈的大小不超過A通電線圈與B通電線圈重疊後的邊界。在下列兩種情況下，本實用新型的聚焦性能均能得到極大的改善(I)在所述C線圈內的激勵電流為0，即未通激勵電流；所述A通電線圈的激勵電流與B通電線圈的激勵電流方向相反。(2)在所述的C線圈內通有激勵電流，電流方向為順時針或者逆時針；所述A通電線圈的激勵電流與B通電線圈的激勵電流方向相反。上述兩種情況下，不論是A通電線圈與B通電線圈的長a重疊，還是寬b重疊，所述A通電線圈與B通電線圈的重疊長度d的取值範圍為OSdSb時，聚焦性能都非常好。本實用新型與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果(I)本實用新型結構簡單，製造及封裝都非常方便，只需要將線圈依次疊加放置即可，而且A通電線圈與B通電線圈重疊的長度在很大一個範圍內聚焦效果都較好，封裝也很方便。(2)本實用新型的聚焦性較單個線圈或現有技術中的8字形線圈，聚焦效果得到了極大的改善。(3)本實用新型可同比例放大或縮小，應用範圍極廣；例如大的可應用到石油勘測領域，而小的可應用到醫療器械領域等等。

圖I為本實用新型C線圈為矩形時疊加後的俯視結構示意圖；圖2為圖I的右視結構示意圖；圖3為本實用新型C線圈為圓形時疊加後的俯視結構示意圖；圖4中(I)、⑵為本實用新型C線圈未通激勵電流、A通電線圈及B通電線圈的通電電流方向結構示意圖；圖5中(I)、(2)、(3)、⑷為C線圈、A通電線圈及B通電線圈均通有激勵電流時的電流方向結構示意圖。其中，圖中附圖標記對應的零部件名稱為I-A通電線圈，2-B通電線圈，3-C線圈。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限於此。實施例I本實用新型是通過多個通電線圈產生的磁場在三維空間內以矢量的方式疊加，使得在空間某些很小的範圍內，磁場達到「點聚焦」的效果。本實用新型就是基於此種原理設計而成。如圖I 3所示為本實用新型的結構示意圖，主要由A通電線圈1、B通電線圈2、C線圈3組成。A通電線圈1、B通電線圈2、C線圈3依次疊加放置，且分別位於三個相互平行的平面內。由圖I、圖2可看出，本實用新型結構非常簡單，A通電線圈I與B通電線圈2為相同大小的兩個矩形線圈，長為a，寬為b ;C線圈3為矩形線圈；圖3與圖I的區別為C線圈3為圓形線圈。製造本實用新型時，只需要依次獨立生產出三個線圈，然後將三個線圈按要求排放，最後封裝即可，生產工藝簡單易實現，可以降低製造過程中的精確度要求。對於聚焦問題，本實用新型三個線圈的重疊滿足下列規則時，聚焦效果才能有較大的改善，即A通電線圈I與B通電線圈2有兩個對邊重疊，可長邊a與長邊a重疊或短邊b與短邊b重疊，重疊長度均為d。雖然該產品可同比例放大或縮小，但當其應用於某一特定產品時，例如應用於醫療器械上，A通電線圈I及B通電線圈2的長a固定，寬b固定,但長跟寬的比例可根據具體的產品確定，重疊長度d可調整，且在OSdSb聚焦效果都比較好。而C線圈3的大小與重疊長度d有一定關聯,其整體大小不超過A通電線圈I與B通電線圈2重疊以後的整體邊界。C線圈3的放置位置為中軸線與A通電線圈I及B通電線圈2疊加後整體的中軸線重疊，當C線圈3大小及擺放位置均滿足上述要求時，對整個線圈陣列的聚焦性影響就較突出，可以使聚焦效果改善非常明顯。本實用新型中的A通電線圈I與B通電線圈2中的電流大小均根據實際應用要求可調整，電流大小可以設置為相同大小或者不相同，主要與最終實現的磁聚焦的強度有關；因此，每個線圈可根據需求設定統一電源驅動或獨立電源驅動。實施例2本實施例是對實施例I的進一步細化本實用新型中的C線圈3對磁聚焦起了較大作用，即使不通電流仍然會對磁場產生一定影響。如圖4中(I)、⑵所示，本實施例中的C線圈3不通激勵電流，此時只有在A通電線圈I的激勵電流與B通電線圈2的激勵電流方向相反時，磁場聚焦改善效果才較明顯。重疊長度d在滿足條件的範圍內效果都很好，即重疊長度最小可以恰好不重疊，當短邊b與短邊b重疊時，重疊長度d最大可以完全重疊，而當長邊a與長邊a重疊時，仍然要求不能大於b，此時即不能完全重疊。生產本實用新型時，根據待測產品，預先設置好A通電線圈I及B通電線圈2的長a和寬b,確定C線圈採用圓形線圈或矩形線圈，並確定大小,封裝時，只需將其按照上述要求依次疊加即可，因此，製造和封裝就非常的方便可靠，精度要求也較低。實施例3本實施例與實施例2的區別僅在於本實用新型中的C線圈3通有激勵電流，電流方向不限，可為順時針或者逆時針，但是此種情況下，只有在A通電線圈I的激勵電流與B通電線圈2的激勵電流方向相反、並且重疊長度d滿足要求的範圍內，磁聚焦改善效果才最明顯，效果較好。如圖5所示，其中(I)、(2)、(3)、(4)為四種不同方向電流的情況，按照這四種電流方向通電，並且滿足d與b的關係時，磁聚焦效果都很好。實際使用中，注入各子線圈的電流大小和相位(含方向)等均可根據磁場分布需求調整，且子線圈電流驅動也需考慮線圈結構及電流優化結果需求選用統一電源驅動或獨立電源驅動。以本實用新型單層線圈陣列結構為基礎，線圈陣列可擴展至多層，每層上子線圈的個數、形狀、結構、空間相對位置構成、電流條件及電流驅動方式等的設計原理及選用準則均與基礎單層線圈陣列一樣。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質上對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於主要由A通電線圈(1)，疊加放置於A通電線圈(I)上的B通電線圈⑵組成。
2.根據權利要求I所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於在B通電線圈(2)上還疊加放置有C線圈(3)。
3.根據權利要求2所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於所述的A通電線圈(I)及B通電線圈⑵均為大小相同的矩形線圈，長為a，寬為b。
4.根據權利要求3所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於所述的C線圈(3)為矩形線圈或圓形線圈。
5.根據權利要求4所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於所述的A通電線圈(1)、B通電線圈⑵及C線圈(3)位於平行的三個面內，且所述A通電線圈⑴的長a與B通電線圈⑵的長a重疊或A通電線圈(I)的寬b與B通電線圈(2)的寬b重疊，重疊長度為d。
6.根據權利要求5所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於所述C線圈(3)的中軸線與A通電線圈(I)及B通電線圈(2)疊加後整體部分的中軸線為同一條直線。
7.根據權利要求6所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於所述C線圈(3)的大小不超過A通電線圈(I)與B通電線圈⑵重疊後的邊界。
8.根據權利要求7所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於在所述C線圈(3)內的激勵電流為O，即未通激勵電流；所述A通電線圈⑴的激勵電流與B通電線圈⑵的激勵電流方向相反。
9.根據權利要求7所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於在所述的C線圈(3)內通有激勵電流，電流方向為順時針或者逆時針；所述A通電線圈(I)的激勵電流與B通電線圈(2)的激勵電流方向相反。
10.根據權利要求8或9所述的框形磁約束線圈排布陣列，其特徵在於所述A通電線圈(I)與B通電線圈⑵的重疊長度d的取值範圍為O彡d彡b。
專利摘要本實用新型公開了一種框形磁約束線圈排布陣列，框形磁約束線圈排布陣列，主要由A通電線圈(1)、疊加放置於A通電線圈(1)上的B通電線圈(2)組成；在B通電線圈(2)上還疊加放置有C線圈(3)；所述的A通電線圈(1)及B通電線圈(2)均為大小相同的矩形線圈，長為a，寬為b。本實用新型結構簡單，製造及封裝方便，精度要求低，而且磁聚焦效果改善非常明顯。
文檔編號H01F5/00GK202523501SQ20122014561
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者劉冀成 申請人:成都信息工程學院