一种可拆装的复合式磁场发生器

本发明涉及微型机器人磁驱动系统，尤其是涉及一种可拆装的复合式磁场发生器。

背景技术：

1、微型机器人是二十一世纪机器人研究领域的热点，用电场和热场驱动微型机器人时，机器人的外部结构和驱动空间需要设计，设计难度比较大，对材料的要求严格，能耗消耗大，成本高，因此应用的范围难以推广。相比之下，磁场对磁性材料的驱动效率高，对磁性外的材料不产生影响，磁性的材料相对于热场和电场所需的材料更加易于获取，材料要求也相对较低，在低频的磁场作用下对我们人体的负面作用也是非常细微的，应用的安全性得到了很好的保证，因此驱动磁场的应用场合更加广泛，现在绝大多数是用磁场驱动微型机器人，普遍使用的是赫姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈组合线圈产生的磁场去驱动微型机器人。

2、当前很多磁驱动系统的线圈都是固定的，例如于2017/09/19日公布的中国专利cn107179780a，记载了一种电磁微机器人驱动系统。但是和其他类似的现有技术一样，这些现有技术提出的磁驱线圈装置很难在原来的基础上增减线圈或者变换线圈位置。每一个磁驱动系统只适用于少数的项目研究，当原本磁驱系统线圈较少例如装配两组赫姆霍兹线圈和两组麦克斯韦线圈，如果遇到对磁场功能需求更大的情况需要更多功能的磁场时，原本的线圈就满足不了需求，就需要购买新的线圈装置，这会大大提高成本；如果直接对磁驱动线圈系统配备较多的线圈例如装配三组赫姆霍兹线圈和三组麦克斯韦线圈，在小需求场景下又可能会导致功能过剩的情况，不符合绿色经济的理念。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可拆装的复合式磁场发生器，能够实现磁驱线圈数量和位置的可搭配性和可调整性，有效节约成本；

2、本发明提供一种可拆装的复合式磁场发生器，包括拆装基座，所述拆装基座上设有线圈槽和/或线圈支柱；第一线圈组包括两个对称设置的第一线圈支架，第二线圈组包括两个对称设置的第二线圈支架，第三线圈组包括两个对称设置的第三线圈支架，所述第一线圈支架、所述第二线圈支架和第三线圈支架分别通过所述线圈槽和/或所述线圈支柱可拆卸的固定在所述拆装基座上；所述第一线圈支架、所述第二线圈支架和所述第三线圈支架上分别设有赫姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈。

3、进一步地，所述第一线圈组、所述第二线圈组和所述第三线圈组的轴向成两两正交。

4、进一步地，所述第一线圈支架、所述第二线圈支架和所述第三线圈支架分别包括端盖，所述端盖的两侧分别连接有支撑环，所述支撑环上分别套设有线圈外壳。

5、进一步地，所述支撑环的外端面上设有若干螺孔，所述支撑环的外端面通过螺钉连接挡圈。

6、进一步地，所述线圈支柱包括第一支柱，两个所述第一线圈支架沿z向同轴设置，且两个所述第一线圈支架的端盖之间通过若干连接柱连接，所述第一线圈支架的至少一个所述支撑环的外端面封闭，所述第一支柱沿z向连接在封闭面与所述拆装基座之间。

7、进一步地，所述线圈支柱包括两个第二支柱，两个所述第二线圈支架沿x向同轴设置，所述第二线圈支架的端盖外圆周面上分别设有连接台，所述第二支柱沿z向连接在连接台与所述拆装基座之间。

8、进一步地，两个所述第二线圈支架对称设置在所述第一线圈组的两侧外，所述第一支柱的高度大于所述第二支柱。

9、进一步地，所述第一支柱和所述第二支柱分别包括z向立柱，所述立柱的两端固接有连接片，所述连接片上设有螺孔，顶端的所述连接片通过螺钉连接所述所述第一线圈支架或所述第二线圈支架，底端的所述连接片通过螺钉连接所述拆装基座。

10、进一步地，所述拆装基座上沿y向开设有两个线圈槽，两个所述第三线圈支架分别沿y向同轴嵌合在不同的所述线圈槽内，两个所述第三线圈支架对称设置在所述第二线圈组的两侧外。

11、进一步地，同一所述端盖两侧的不同所述支撑环的外径大小不同，用于赫姆霍兹线圈的所述线圈外壳和用于麦克斯韦线圈的所述线圈外壳的内径大小不同。

12、本发明的技术方案通过线圈槽和/或线圈支柱将多个线圈组可拆卸的安装固定在拆装基座上，在磁驱线圈小数量需求时可以根据需要拆卸多余的线圈，在磁驱线圈大数量需求时可以在原来的基础增加线圈，不需要重买一个新的线圈装置，三组赫姆霍兹线圈和三组麦克斯韦线圈可以随意搭配，根据需求购买和装配线圈，起到节约成本的作用。也能保证三组赫姆霍兹线圈和三组麦克斯韦线圈在线圈中部分别产生匀强磁场和匀梯度磁场。

技术特征：

1.一种可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，包括拆装基座，所述拆装基座上设有线圈槽和/或线圈支柱；

2.根据权利要求1所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，所述第一线圈组、所述第二线圈组和所述第三线圈组的轴向成两两正交。

3.根据权利要求2所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，所述第一线圈支架、所述第二线圈支架和所述第三线圈支架分别包括端盖，所述端盖的两侧分别连接有支撑环，所述支撑环上分别套设有线圈外壳。

4.根据权利要求3所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，所述支撑环的外端面上设有若干螺孔，所述支撑环的外端面通过螺钉连接挡圈。

5.根据权利要求3所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，所述线圈支柱包括第一支柱，两个所述第一线圈支架沿z向同轴设置，且两个所述第一线圈支架的端盖之间通过若干连接柱连接，所述第一线圈支架的至少一个所述支撑环的外端面封闭，所述第一支柱沿z向连接在封闭面与所述拆装基座之间。

6.根据权利要求5所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，所述线圈支柱包括两个第二支柱，两个所述第二线圈支架沿x向同轴设置，所述第二线圈支架的端盖外圆周面上分别设有连接台，所述第二支柱沿z向连接在连接台与所述拆装基座之间。

7.根据权利要求6所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，两个所述第二线圈支架对称设置在所述第一线圈组的两侧外，所述第一支柱的高度大于所述第二支柱。

8.根据权利要求7所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，所述第一支柱和所述第二支柱分别包括z向立柱，所述立柱的两端固接有连接片，所述连接片上设有螺孔，顶端的所述连接片通过螺钉连接所述所述第一线圈支架或所述第二线圈支架，底端的所述连接片通过螺钉连接所述拆装基座。

9.根据权利要求7所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，所述拆装基座上沿y向开设有两个线圈槽，两个所述第三线圈支架分别沿y向同轴嵌合在不同的所述线圈槽内，两个所述第三线圈支架对称设置在所述第二线圈组的两侧外。

10.根据权利要求3所述的可拆装的复合式磁场发生器，其特征在于，同一所述端盖两侧的不同所述支撑环的外径大小不同，用于赫姆霍兹线圈的所述线圈外壳和用于麦克斯韦线圈的所述线圈外壳的内径大小不同。

技术总结
本发明提供了一种可拆装的复合式磁场发生器，涉及微型机器人磁驱动系统技术领域，包括拆装基座，拆装基座上设有线圈槽和/或线圈支柱；第一线圈组包括两个对称设置的第一线圈支架，第二线圈组包括两个对称设置的第二线圈支架，第三线圈组包括两个对称设置的第三线圈支架，第一线圈支架、第二线圈支架和第三线圈支架分别通过线圈槽和/或线圈支柱可拆卸的固定在拆装基座上；第一线圈支架、第二线圈支架和第三线圈支架上分别设有赫姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈。本发明在不同磁驱线圈数量需求时可以根据需要拆卸多余线圈或增加线圈，不需重买线圈装置，三组赫姆霍兹线圈和三组麦克斯韦线圈可随意搭配，根据需求购买和装配线圈，节约成本。

技术研发人员：沈腾,陈泽标,刘梓腾,李儒合,刘朗,林婷婷
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13