CN210865770U - 梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空间磁场技术领域，提供了一种梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统。梯度磁场发生装置包括：位置检测模组、运动控制器、第一磁源组件以及第一励磁控制电路；通过位置检测模组检测被控磁体的位置信息，运动控制器根据被控磁体的位置信息生成控制信号，以通过励磁控制电路控制输出至励磁绕组上的电流的大小和方向，使磁源组件产生一定大小和方向的磁场，从而控制被控磁体移动。采用励磁绕组作为磁源，磁轭框作为导磁装置，运动控制器及励磁控制电路作为电磁控制元件，从而构成新型可控式梯度磁场发生装置，使得装置中心空间产生强度大小方向可调的高稳定性梯度磁场，并驱动磁场内的导磁物体在空间内移动。

Description

梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统

技术领域

本实用新型属于空间磁场技术领域，尤其涉及一种梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统。

背景技术

目前，现有的梯度磁场发生装置多采用赫姆霍兹线圈对或者多对永磁体的组合来产生多维方向的梯度磁场，但赫姆霍兹线圈对可产生的梯度磁场强度较小。而永磁体对虽然产生的磁场强度较大，但无法控制其幅值和方向。电磁轴承是轴承定子利用电磁铁来产生强磁场对转子进行支撑，但其结构的局限性使其最多在一定工作区域的二维方向发生磁场，且要求定子与转子直接的气隙较小。因此现有方法均无法有效和精确地对磁场中的物体进行伺服运动控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种梯度磁场发生装置和空间伺服运动系统，旨在解决传统的技术方案中存在的无法有效和精确地对磁场中的物体进行伺服运动控制的问题。

一种梯度磁场发生装置，所述梯度磁场发生装置包括：位置检测模组、运动控制器、第一磁源组件以及第一励磁控制电路；

所述第一磁源组件包括第一磁轭框、第一电磁磁源和第二电磁磁源；所述第一电磁磁源包括第一磁轭柱和绕制在所述第一磁轭柱上的第一励磁绕组，所述第二电磁磁源包括第二磁轭柱和绕制在所述第二磁轭柱上的第二励磁绕组，所述第一磁轭柱的一端与所述第一磁轭框的第一内侧边连接；所述第二磁轭柱的一端与所述第一磁轭框中与所述第一内侧边相对的第二内侧边连接，所述第一磁轭柱的另一端和所述第二磁轭柱的另一端正相对，且两者之间形成被控磁体的工作位；

所述位置检测模组配置为检测被控磁体在工作位的位置以生成位置信号，所述运动控制器与所述位置检测模组连接，配置为根据所述位置信号生成第一控制信号，所述第一励磁控制电路与所述运动控制器连接，配置为根据所述第一控制信号控制输出至所述第一励磁绕组上的电流的大小和方向以及输出至所述第二励磁绕组上的电流的大小和方向。

在其中一个实施例中，还包括第二磁源组件和第二励磁控制电路；

所述第二磁源组件包括第三电磁磁源和第四电磁磁源；所述第三电磁磁源包括第三磁轭柱和绕制在所述第三磁轭柱上的第三励磁绕组，所述第四电磁磁源包括第四磁轭柱和绕制在所述第四磁轭柱上的第四励磁绕组，所述第三磁轭柱的一端与所述第一磁轭框中与所述第一内侧边相邻的第三内侧边连接，所述第四磁轭柱的一端与所述第一磁轭框中与所述第三内侧边相对的第四内侧边连接；所述运动控制器还配置为根据所述位置信号生成第二控制信号，所述第二励磁控制电路与所述运动控制器连接，配置为根据第二控制信号控制输出至所述第三励磁绕组上的电流的大小和方向以及输出至所述第四励磁绕组上的电流的大小和方向。

在其中一个实施例中，还包括第三磁源组件和第三励磁控制电路；

所述第三磁源组件包括第二磁轭框、第五电磁磁源以及第六电磁磁源，所述第一磁轭框所在平面和所述第二磁轭框所在平面相互垂直，且所述第一磁轭框和所述第二磁轭框的几何中心重叠；所述第五电磁磁源包括第五磁轭柱和绕制在所述第五磁轭柱上的第五励磁绕组，所述第六电磁磁源包括第六磁轭柱和绕组绕制在所述第六磁轭柱上的第六励磁绕组，所述第五磁轭柱的一端与所述第二磁轭框的第一内侧边连接，所述第六磁轭柱的一端与所述第二磁轭框中与所述第一内侧边相对的第二内侧边连接；所述运动控制器还配置为根据所述位置信号生成第三控制信号，所述第三励磁控制电路与所述运动控制器连接，配置为根据所述第三控制信号控制输出至所述第五励磁绕组上的电流的大小和方向以及输出至所述第六励磁绕组上的电流的大小和方向。

在其中一个实施例中，还包括第三磁轭框，所述第一磁轭框所在平面、所述第二磁轭框所在平面以及所述第三磁轭框所在平面两两相互垂直，且三者的几何中心重叠。

在其中一个实施例中，所述第一励磁控制电路包括两个电流控制模组，分别连接第一励磁绕组和第二励磁绕组，每一电流控制模组包括电流检测电路、电流控制器以及功率驱动电路；

所述电流检测电路配置为检测所述功率驱动电路的输出电流，所述电流控制器与所述电流检测电路以及所述运动控制器连接，配置为根据所述控制信号和所述输出电流生成开关信号，所述功率驱动电路与所述电流控制器以及所述励磁绕组连接，配置为根据所述开关信号控制所述输出至所述励磁绕组上的电流的大小和方向。

在其中一个实施例中，所述功率驱动电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；

所述第一开关管的栅极、所述第二开关管的栅极、第三开关管的栅极以及所述第四开关管的栅极均连接所述电流控制器，所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的漏极均连接直流电源的正极，所述第三开关管的漏极连接所述第一开关管的源极，所述第三开关管的源极连接所述直流电源的负极，所述第四开关管的漏极连接所述第二开关管的源极，所述第四开关管的源极连接所述直流电源的负极，所述第三开关管的漏极和所述第一开关管的源极的共接端以及所述第四开关管的漏极和所述第二开关管的源极的共接端均连接所述励磁绕组。

在其中一个实施例中，所述第一磁轭柱的另一端和所述第二磁轭柱的另一端均设置有截面为自顶面向下形成的V型凹槽。

在其中一个实施例中，所述V型凹槽的内夹角为90度。

在其中一个实施例中，所述第一磁轭框的一个边框的内侧设有燕尾槽，所述第一磁轭柱的一端设有燕尾突起，所述燕尾槽与所述燕尾突起匹配连接。

此外，还提供了一种空间伺服运动系统，所述空间伺服运动系统包括上述的梯度磁场发生装置。

上述的梯度磁场发生装置，通过位置检测模组检测被控磁体的位置信息，运动控制器根据被控磁体的位置信息生成控制信号，以通过励磁控制电路控制输出至励磁绕组上的电流的大小和方向，使磁源组件产生一定大小和方向的磁场，从而控制被控磁体移动。采用励磁绕组作为磁源，磁轭框作为导磁装置，运动控制器及励磁控制电路作为电磁控制元件，从而构成新型可控式梯度磁场发生装置，构成可控式梯度磁场发生装置，能使中心空间场产生强度大小方向可调的高稳定性梯度磁场，并驱动磁场内的导磁物体在空间内移动。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的梯度磁场发生装置的电路结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的梯度磁场发生装置的电路结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例提供的梯度磁场发生装置的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的梯度磁场发生装置的电路结构示意图；

图5为图1所示的梯度磁场发生装置的立体结构示意图；

图6为图2所示的梯度磁场发生装置的立体结构示意图；

图7为图3所示的梯度磁场发生装置的立体结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的梯度磁场发生装置的第一磁轭柱侧视图；

图9为本实用新型另一实施例提供的梯度磁场发生装置的立体结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的对第三绕组和第四绕组通同方向安匝数为15000A·n的电流时生成的磁场的仿真模拟图；

图11为本实用新型实施例提供的第三绕组不通电，对第四绕组通安匝数为10000A·n的电流时生成的磁场的仿真模拟图；

图12为本实用新型实施例提供的第三绕组不通电，对第四绕组通安匝数为15000A·n的电流时的生成的磁场的仿真模拟图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型较佳实施例提供的梯度磁场发生装置的电路结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1和图5所示，本实用新型实施例提供了一种梯度磁场发生装置，磁场发生装置包括位置检测模组10、运动控制器20、第一磁源组件40以及第一励磁控制电路30。第一磁源组件40包括第一磁轭框41、第一电磁磁源和第二电磁磁源；第一电磁磁源包括第一磁轭柱421和绕制在第一磁轭柱421上的第一励磁绕组422，第二电磁磁源包括第二磁轭柱431和绕制在第二磁轭柱431上的第二励磁绕组432，第一磁轭柱421的一端与第一磁轭框41的第一内侧边连接，第二磁轭柱431的一端与第一磁轭框41中与第一内侧边相对的第二内侧边连接，第一磁轭柱421的另一端和第二磁轭柱431的另一端正相对，且两者之间形成被控磁体的工作位；位置检测模组10配置为检测被控磁体的位置以生成位置信号，运动控制器20与位置检测模组10连接，配置为根据位置信号生成第一控制信号，第一励磁控制电路30与运动控制器20连接，配置为根据第一控制信号控制输出至第一励磁绕组422上的电流的大小和方向以及输出至第二励磁绕组432上的电流的大小和方向。

在本实施例中，梯度磁场发生装置通过位置检测模组10检测被控磁体的位置信息，运动控制器20根据被控磁体的位置信息生成控制信号，以通过励磁控制电路控制输出至励磁绕组上的电流的大小和方向，使磁源组件产生一定大小和方向的磁场，从而控制被控磁体移动。采用励磁绕组作为磁源，磁轭框作为导磁装置，运动控制器20及励磁控制电路作为电磁控制元件，从而构成新型可控式梯度磁场发生装置，构成可控式梯度磁场发生装置，能使中心空间场产生强度大小方向可调的高稳定性梯度磁场，并驱动磁场内的被控磁体在空间内任意移动。

第一磁轭框41由支架支撑放置在平台，第一磁轭框41采用硅钢等导磁材料制成，用于进行磁力线的传输，降低磁阻，约束感应圈漏磁向外扩散，提高磁感应强度。第一磁轭柱421和第二磁轭柱431采用硅钢材料制成，励磁绕组为铜漆包线绕制，磁轭柱与磁轭框采用燕尾槽及螺栓固定连接，方便安装拆卸以及设备维护。具体来说，第一磁轭框41边框的内侧设有燕尾槽，第一磁轭柱421的一端和第二磁轭柱431的一端设有燕尾突起4211，燕尾槽与燕尾突起4211匹配连接。如图8所示，在其中一个实施例中，第一磁轭柱421的另一端和第二磁轭柱431的另一端均设置有截面为自顶面向下形成的V型凹槽4212。在实际应用中，V型凹槽4212的内角度可根据具体需求确定，在优选的实施例中，V型凹槽4212的内夹角a为90度，此时，电磁磁源所产生的磁场沿垂直于磁源轴线方向的均匀度较高，并且可以预留出更多的空间位置。

在本实施例中，梯度磁场发生装置为一维磁场发生装置，位置检测模组10包括第一摄像头，第一摄像头配置为检测被控磁体在与第一磁轭柱421以及第二磁轭柱431垂直的平面上的投影以生成位置信号，具体来说，以第一磁轭柱421或第二磁轭柱431的延伸方向为X轴建立坐标轴为例，检测位置信号具体为检测被控磁体在X轴上的位置信息，运动控制器20根据该位置信号和被控磁体的目标位置生成控制信号，控制第一励磁绕组422和第二励磁绕组432上的电流的大小和方向，第一磁源组件40在X轴方向的空间上生成梯度磁场，从而使得磁场中的被控磁体获得X轴方向的电磁力，控制被控磁体在X轴方向上移动。梯度磁场发生装置工作时，将被控磁体放入工作容器中，工作容器采用非导磁材料，内部为空气环境，也可为液体环境。

如图4所示，在其中一个实施例中，第一励磁控制电路30包括两个电流控制模组，分别连接第一励磁绕组422和第二励磁绕组432，每一电流控制模组包括电流检测电路31、电流控制器32以及功率驱动电路33；电流检测电路31配置为检测功率驱动电路33的输出电流，电流控制器32与电流检测电路31以及运动控制器20连接，配置为根据第一控制信号和输出电流生成开关信号，功率驱动电路33与电流控制器32以及励磁绕组连接，配置为根据开关信号控制输出至励磁绕组上的电流的大小和方向。

为了控制梯度磁场发生装置中励磁绕组中的电流的大小和方向，本实用新型实施例功率驱动电路33采用全桥电路对每一个励磁绕组的电流进行控制，全桥电路的电路原理图如图4所示。在其中一个实施例中，功率驱动电路33包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4；第一开关管Q1的栅极、第二开关管Q2的栅极、第三开关管Q3的栅极以及第四开关管Q4的栅极均连接电流控制器32，第一开关管Q1的漏极和第二开关管Q2的漏极均连接直流电源的正极，第三开关管Q3的漏极连接第一开关管Q1的源极，第三开关管Q3的源极连接直流电源的负极，第四开关管Q4的漏极连接第二开关管Q2的源极，第四开关管Q4的源极连接直流电源的负极，第三开关管Q3的漏极和第一开关管Q1的源极的共接端以及第四开关管Q4的漏极和第二开关管Q2的源极的共接端均连接励磁绕组。若第一开关管Q1和第四开关管Q4导通，则电流的流向为：直流电源的正极—第一开关管Q1—第一励磁绕组422—第四开关管Q4—电源负极。若保持第四开关管Q4导通，电流控制器32输出第一脉冲宽度调制信号控制第一开关管Q1不断开闭，并根据电流检测电路31所测量的电流值，利用电流控制器32对第一脉冲宽度调制信号的占空比进行控制，就可以实现对励磁绕组通电电流的调节。同理地，若第二开关管Q2、第三开关管Q3导通，则电流的流向为：电源正极—第二开关管Q2—励磁绕组—第三开关管Q3—电源负极。这样所流过转子的电流就实现了反向。同样地，若保持第二开关管Q2导通，电流控制器32输出第二脉冲宽度调制信号控制第三开关管Q3不断开闭，并根据电流检测电路31所测量的电流值，利用电流控制器32对第二脉冲宽度调制信号的占空比进行控制，就可以改变励磁绕组电流的方向，并对幅值进行调节。

如图2和图6所示，在其中一个实施例中，梯度磁场发生装置还包括第二磁源组件60和第二励磁控制电路50；第二磁源组件60包括第三电磁磁源和第四电磁磁源；第三电磁磁源包括第三磁轭柱621和绕制在第三磁轭柱621上的第三励磁绕组622，第四电磁磁源包括第四磁轭柱631和绕制在第四磁轭柱631上的第四励磁绕组632，第三磁轭柱621的一端与第一磁轭框41中与第一内侧边相邻的第三内侧边连接，第四磁轭柱631的一端与第一磁轭框41中与第三内侧边相对的第四内侧边连接；运动控制器20还配置为根据位置信号生成第二控制信号，第二励磁控制电路50与运动控制器20连接，配置为根据第二控制信号控制输出至第三励磁绕组622上的电流的大小和方向以及输出至第四励磁绕组632上的电流的大小和方向。

在本实施例中，梯度磁场发生装置为二维磁场发生装置，位置检测模组10包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头配置为检测被控磁体在与第一磁轭柱421以及第二磁轭柱431垂直的平面上的投影，第二摄像头配置为检测被控磁体在与第三磁轭柱621以及第四磁轭柱631垂直的平面上的投影，以生成位置信号，具体来说，以第一磁轭柱421或第二磁轭柱431的延伸方向为X轴、以第三磁轭柱621以及第四磁轭柱631的延伸方向为Y轴建立坐标轴，检测的位置信号具体为检测被控磁体在X轴和Y轴所在平面的位置信息，运动控制器20根据该位置信号和被控磁体的目标位置生成控制信号，控制第一励磁绕组422、第二励磁绕组432、第三励磁绕组622以及第四励磁绕组632上的电流的大小和方向，第一磁源组件40和第二磁源组件60在X轴方向的空间上和/或Y轴方向的空间上生成梯度磁场，从而使得磁场中的被控磁体获得X轴方向和/或Y轴方向的电磁力，控制被控磁体在X轴和Y轴所在的平面上移动。梯度磁场发生装置工作时，将被控磁体放入工作容器中，工作容器采用非导磁材料，内部为空气环境，也可为液体环境。

如图3和图7所示，在其中一个实施例中，梯度磁场发生装置还包括第三磁源组件80和第三励磁控制电路70；第三磁源组件80包括第二磁轭框61、第五电磁磁源以及第六电磁磁源，第一磁轭框41所在平面和第二磁轭框61所在平面相互垂直，且第一磁轭框41和第二磁轭框61的几何中心重叠；在本实施例中，第一磁轭框41和第二磁轭框61均为中心对称结构，即第一磁轭框41和第二磁轭框61具有相同的对称中心。第五电磁磁源包括第五磁轭柱821和绕制在第五磁轭柱821上的第五励磁绕组822，第六电磁磁源包括第六磁轭柱831和绕组绕制在第六磁轭柱831上的第六励磁绕组832，第五磁轭柱821的一端与第二磁轭框61的第一内侧边连接，第六磁轭柱831的一端与第二磁轭框61中与所述第一内侧边相对的第二内侧边连接；运动控制器20还配置为根据位置信号生成第三控制信号，第三励磁控制电路70与运动控制器20连接，配置为根据第三控制信号控制输出至第五励磁绕组822上的电流的大小和方向以及输出至第六励磁绕组832上的电流的大小和方向。

如图7所示，在其中一个实施例中，梯度磁场发生装置还包括第三磁轭框81，第一磁轭框41所在平面、第二磁轭框61所在平面以及第三磁轭框81所在平面两两相互垂直，且三者的几何中心重叠，分别用于进行三个维度的磁力线的传输，降低磁阻，约束感应圈漏磁向外扩散，提高磁感应强度。在本实施例中，第一磁轭框41、第二磁轭框61以及第三磁轭框81均为中心对称结构，即第一磁轭框41、第二磁轭框61以及第三磁轭框81具有相同的对称中心。

在本实施例中，梯度磁场发生装置为三维磁场发生装置，位置检测模组10包括第一摄像头、第二摄像头以及第三摄像头，第一摄像头配置为检测被控磁体在与第一磁轭柱421以及第二磁轭柱431垂直的平面上的投影，第二摄像头配置为检测被控磁体在与第三磁轭柱621以及第四磁轭柱631垂直的平面上的投影，第三摄像头配置为检测被控磁体在与第五磁轭柱821以及第六磁轭柱831垂直的平面上的投影，以生成位置信号，具体来说，以第一磁轭柱421或第二磁轭柱431的延伸方向为X轴、以第三磁轭柱621以及第四磁轭柱631的延伸方向为Y轴、以第五磁轭柱821或第六磁轭柱831的延伸方向为Z轴建立坐标，检测的位置信号具体为检测被控磁体在坐标空间的位置信息，运动控制器20根据该位置信号和被控磁体的目标位置生成控制信号，控制第一励磁绕组422、第二励磁绕组432、第三励磁绕组622、第四励磁绕组632、第五励磁绕组822以及第六励磁绕组832上的电流的大小和方向，第一磁源组件40在X轴方向的空间上和/或Y轴方向和/或Z轴方向的空间上生成梯度磁场，从而使得磁场中的被控磁体获得X轴方向和/或Y轴方向和/或Z轴方向的电磁力，控制被控磁体在坐标空间上移动。磁场发生装置工作时，将被控磁体放入工作容器中，工作容器采用非导磁材料，内部为空气环境，也可为液体环境。

通过电流控制器32控制第一励磁绕组422和第二励磁绕组432中的电流，可使X方向的空间上产生梯度磁场，从而使得磁场中的被控磁体获得X方向的电磁力；同样当需要控制被控磁体进行Y方向的驱动时，通过电流控制器32控制第三励磁绕组622及和第四励磁绕组632中的电流，使Y方向的空间上产生梯度磁场，从而使被控磁体获得Y方向的电磁力；当需要控制被控磁体进行Z方向的驱动时，通过驱动器控制第五励磁绕组822和第六励磁绕组832中的电流，使Z方向的空间上产生磁场梯度，从而被控磁体获得Z方向的电磁力；并且通过同时控制第一励磁绕组422、第二励磁绕组432、第三励磁绕组622、第四励磁绕组632、第五励磁绕组822以及第六励磁绕组832中电流的大小和方向，可组合多种不同的磁场，获得不同驱动方向和不同大小的驱动力，控制被控磁体进行空间三维六自由度的运动。

如图9所示，在其中一个实施例中，除可类似于图2所示的调控2维磁场，还可以通过将磁源在导轨上平移产生2维平移磁场。

如下3组模拟仿真实验如图10至12所示。我们以本实用新型梯度磁场发生装置的二维度磁场模式为例，以二维度磁场模式的工作中心为坐标原点，首先只对第三励磁绕组622和第四励磁绕组632通同方向安匝数为15000A·n的电流，可以得到梯度磁场，仿真模拟图如图10显示，分别显示了磁场云图，磁感线分布图，坐标轴Y轴上的磁场大小曲线图，可以看出该装置可以获得非常好的梯度磁场；将被控磁体放在坐标(0，17.5)处，通过仿真模拟可以得到工作空间内的被控磁体可以受到+Y方向的27.4N大小的力。当第三励磁绕组622不通电，只给第四励磁绕组632通安匝数为10000A·n的电流时，仿真模拟图如图11显示，图11中分别显示了磁场云图，磁感线分布图，坐标轴Y轴上的磁场大小曲线图，并在磁场云图中标注了受力大小和方向；通过模拟仿真，工作空间内的被控磁体可以受到-Y方向2.8N大小的力，此时相比图10中仿真实验的结果，被控磁体受到了反方向的力，说明了被控磁体在磁场中的受力方向是可控的。当第三励磁绕组622不通电，只给第四励磁绕组632通安匝数为15000A·n的电流时，仿真模拟图如图12显示，仿真结果显示被控磁体受到了-Y方向上的5.8N大小的力，此时与图11仿真实验的结果相比，被控磁体在同一方向受到了更大的力，证明了被控磁体在磁场中的受力大小也是可控的。通过对二维度磁场的模拟仿真，证明了在二维度方向上磁场强度大小和方向是可控的，当组合成三维度磁场发生装置时，其实可看作是三个二维度磁场装置的组合，所以同理也证明了三维度磁场发生装置的可行性；当我们将二维度的一对磁轭柱和绕组拆卸下之后，装置就成为了一维度可控的梯度磁场发生装置，从而能够证明在一维、二维或三维的空间范围内都能产生大小可控的梯度磁场。

此外，在上述梯度磁场发生装置的基础上，本实用新型实施例还提供了一种空间伺服运动系统，该空间伺服运动系统包括上述的梯度磁场发生装置。通过位置检测模组10检测被控磁体的位置信息，运动控制器20根据被控磁体的位置信息生成控制信号，以通过励磁控制电路控制输出至励磁绕组上的电流的大小和方向，使磁源组件产生一定大小和方向的磁场，从而控制被控磁体移动。采用励磁绕组作为磁源，磁轭框作为导磁装置，运动控制器20及励磁控制电路作为电磁控制元件，从而构成新型可控式梯度磁场发生装置，构成可控式梯度磁场发生装置，能使中心空间场产生强度大小方向可调的高稳定性梯度磁场，并驱动磁场内的被控磁体在空间内任意移动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种梯度磁场发生装置，其特征在于，所述梯度磁场发生装置包括：位置检测模组、运动控制器、第一磁源组件以及第一励磁控制电路；

所述第一磁源组件包括第一磁轭框、第一电磁磁源和第二电磁磁源；所述第一电磁磁源包括第一磁轭柱和绕制在所述第一磁轭柱上的第一励磁绕组，所述第二电磁磁源包括第二磁轭柱和绕制在所述第二磁轭柱上的第二励磁绕组，所述第一磁轭柱的一端与所述第一磁轭框的第一内侧边连接；所述第二磁轭柱的一端与所述第一磁轭框中与所述第一内侧边相对的第二内侧边连接，所述第一磁轭柱的另一端和所述第二磁轭柱的另一端正相对，且两者之间形成被控磁体的工作位；

所述位置检测模组配置为检测被控磁体在工作位的位置以生成位置信号，所述运动控制器与所述位置检测模组连接，配置为根据所述位置信号生成第一控制信号，所述第一励磁控制电路与所述运动控制器连接，配置为根据所述第一控制信号控制输出至所述第一励磁绕组上的电流的大小和方向以及输出至所述第二励磁绕组上的电流的大小和方向。

2.如权利要求1所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，还包括第二磁源组件和第二励磁控制电路；

所述第二磁源组件包括第三电磁磁源和第四电磁磁源；所述第三电磁磁源包括第三磁轭柱和绕制在所述第三磁轭柱上的第三励磁绕组，所述第四电磁磁源包括第四磁轭柱和绕制在所述第四磁轭柱上的第四励磁绕组，所述第三磁轭柱的一端与所述第一磁轭框中与所述第一内侧边相邻的第三内侧边连接，所述第四磁轭柱的一端与所述第一磁轭框中与所述第三内侧边相对的第四内侧边连接；所述运动控制器还配置为根据所述位置信号生成第二控制信号，所述第二励磁控制电路与所述运动控制器连接，配置为根据第二控制信号控制输出至所述第三励磁绕组上的电流的大小和方向以及输出至所述第四励磁绕组上的电流的大小和方向。

3.如权利要求2所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，还包括第三磁源组件和第三励磁控制电路；

所述第三磁源组件包括第二磁轭框、第五电磁磁源以及第六电磁磁源，所述第一磁轭框所在平面和所述第二磁轭框所在平面相互垂直，且所述第一磁轭框和所述第二磁轭框的几何中心重叠；所述第五电磁磁源包括第五磁轭柱和绕制在所述第五磁轭柱上的第五励磁绕组，所述第六电磁磁源包括第六磁轭柱和绕组绕制在所述第六磁轭柱上的第六励磁绕组，所述第五磁轭柱的一端与所述第二磁轭框的第一内侧边连接，所述第六磁轭柱的一端与所述第二磁轭框中与所述第一内侧边相对的第二内侧边连接；所述运动控制器还配置为根据所述位置信号生成第三控制信号，所述第三励磁控制电路与所述运动控制器连接，配置为根据所述第三控制信号控制输出至所述第五励磁绕组上的电流的大小和方向以及输出至所述第六励磁绕组上的电流的大小和方向。

4.如权利要求3所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，还包括第三磁轭框，所述第一磁轭框所在平面、所述第二磁轭框所在平面以及所述第三磁轭框所在平面两两相互垂直，且三者的几何中心重叠。

5.如权利要求1所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，所述第一励磁控制电路包括两个电流控制模组，分别连接第一励磁绕组和第二励磁绕组，每一电流控制模组包括电流检测电路、电流控制器以及功率驱动电路；

所述电流检测电路配置为检测所述功率驱动电路的输出电流，所述电流控制器与所述电流检测电路以及所述运动控制器连接，配置为根据所述控制信号和所述输出电流生成开关信号，所述功率驱动电路与所述电流控制器以及所述励磁绕组连接，配置为根据所述开关信号控制所述输出至所述励磁绕组上的电流的大小和方向。

6.如权利要求5所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，所述功率驱动电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；

所述第一开关管的栅极、所述第二开关管的栅极、第三开关管的栅极以及所述第四开关管的栅极均连接所述电流控制器，所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的漏极均连接直流电源的正极，所述第三开关管的漏极连接所述第一开关管的源极，所述第三开关管的源极连接所述直流电源的负极，所述第四开关管的漏极连接所述第二开关管的源极，所述第四开关管的源极连接所述直流电源的负极，所述第三开关管的漏极和所述第一开关管的源极的共接端以及所述第四开关管的漏极和所述第二开关管的源极的共接端均连接所述励磁绕组。

7.如权利要求1所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，所述第一磁轭柱的另一端和所述第二磁轭柱的另一端均设置有截面为自顶面向下形成的V型凹槽。

8.如权利要求7所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，所述V型凹槽的内夹角为90度。

9.如权利要求1所述的梯度磁场发生装置，其特征在于，所述第一磁轭框的一个边框的内侧设有燕尾槽，所述第一磁轭柱的一端设有燕尾突起，所述燕尾槽与所述燕尾突起匹配连接。

10.一种空间伺服运动系统，其特征在于，所述空间伺服运动系统包括如权利要求1至9中任一项所述的梯度磁场发生装置。

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