CN218075207U - 一种分布式磁感应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式磁感应系统，该系统包括有感应仪、远端电源以及传输线；其中，远端电源中包括有高频逆变器，感应仪包括有至少两个谐振感应头，谐振感应头两两相对，传输线与谐振感应头对应设置，每一个谐振感应头均通过其对应的传输线连接高频逆变器；相比于现有技术，在本申请提供的技术方案以更为合理的功能划分与空间布局，不同部件之间的协同连接，以更简洁、轻巧的设备结构，构建了一个应用效果更好、更方便控制的磁感应系统。

Description

一种分布式磁感应系统

技术领域

本实用新型属于电磁感应技术领域，特别涉及一种磁感应系统。

背景技术

磁感应系统应用于具体的场景中时，一般需要对磁场作用对象事先植入磁介质，再调度磁场发生器使其悬停于对应位置上，启动磁场发生器，此时磁场发生器产生的交变磁场笼罩磁场作用对象事先植入了磁介质的部位，磁介质基于感应加热原理发热，最终对该对象做出对应的热干预。

现有技术中提供的磁感应系统一般包括了中央操作控制器、交变磁场发生装置、电磁感应线圈、操作床、水冷却装置、影像检测器、温度测控装置、辅助设备、打印机、操作台、停电保护装置；这其中，中央操作控制器用于自动处理、调整、控制温度数据与电磁感应线圈的磁场频率、强度，具有建立磁场作用对象数据库和存储器等功能，同时显示各装置工作状态与故障报警等。

上述磁感应系统应用到实际中时存在明显的使用不便的缺陷：现有技术中提供的磁感应系统中以一体化的形式构造整个设备，则在设备运行时，其交变磁场发生装置与电磁感应线圈联合工作，产生的交变磁场向四周辐射，对其他用电器产生严重的电磁干扰，很难保证整个设备在工作过程中按需求程序运行；其次，为获得较强磁场，其交变磁场发生装置以及电磁感应线圈均具备较大的体积和重量，按照上述现有技术中提供的磁感应系统的相关记载，该感应仪采用在外壳内装置电机、变速器和传动器，带动以及操作床及磁场作用对象进退、升降、旋转或停止，以便适用磁场作用对象不同部位与不同磁感应需要，这就意味着必须设置具有较强驱动力的电机、较强变速能力的变速器以及较为复杂的传动器，才能达到预期的定点、定域产生磁场的效果，而这无疑将增加设备制造难度与设备制造成本，同时也将意味着设备运行时将不可避免地消耗更多能源。

综上所述，如果对现有的磁感应系统做出改进，提出布局更合理、应用效果更好、更方便控制的磁感应系统的应用效果的技术方案，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种磁感应系统，该系统区分不同的功能空间，将强磁环境、强电环境以及弱电环境分隔开来，设置合理的功能空间布局，以不同功能部件协同工作，配合取得更好的电磁感应发生效果以及更优的磁感应发生效果。

本实用新型的有一个目的在于提供一种体积小巧、运动灵活、定点方便的磁感应系统，将其应用到具体的磁感应系统应用场景中时，方便取得符合预期的磁介质感应加热效果。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种分布式磁感应系统，该系统包括有：用于按需产生交变磁场，对已经植入了磁介质的磁场作用对象做出电磁感应加热的感应仪；用于产生交频交流电供感应仪工作的远端电源；用于连接远端电源以及感应仪的传输线；该磁感应系统还包括有供被磁场作用对象坐卧躺靠的操作床；用于向操作人员开放，供操作人员根据被磁场作用对象的实时热干预进展情况控制所述感应仪工作的控制台；以及，用于为感应仪提供冷媒的冷源；

其中，远端电源中包括有高频逆变器，感应仪包括有至少两个谐振感应头，谐振感应头两两相对，传输线与谐振感应头对应设置，每一个谐振感应头均通过其对应的传输线连接高频逆变器；操作床放置在感应仪前方；控制台分别与远端电源以及感应仪间隔，控制台还与感应仪保持通信交互；冷源与感应仪保持管路连通。

具体地，远端电源中还包括有匹配变压器以及隔直电容；匹配变压器中原边的两端与高频逆变器的两输出端连接；匹配变压器中副边的其中一端连接隔直电容的其中一个极板，隔直电容的另一个极板通过传输线与对应的谐振感应头的其中一端连接，该谐振感应头的另一端通过另一条传输线与匹配变压器中副边的另一端连接。

而高频逆变器中由SiC MOS管搭建逆变全桥，令高频逆变器的两输出端之间交流电的交变频率为f₀，令每一个谐振感应头的固有谐振频率为f，该系统工作过程中，保持高频逆变器的输出为：f₀＝f。

在每一个谐振感应头中均包括有功率电容以及感应线圈；功率电容设置在感应线圈的一侧，功率电容的其中一个极板与感应线圈的其中一端连接，功率电容的另一个极板与感应线圈的另一端连接；功率电容与感应线圈的其中一个公共端通过传输线连接隔直电容，功率电容与感应线圈另一个公共端通过另一条传输线连接匹配变压器。

进一步的，感应仪还包括有支架，支架包括有支架本体以及安装座，支架本体呈现为“C”形，安装座设置两个，两个安装座分别设置在呈现为“C”形的支架本体的开口处，且每一个安装座均与支架本体一体成型式连接。

在本申请提供的分布式磁感应系统中，感应仪还包括有多轴驱动器，多轴驱动器包括有：

用于提供多轴驱动器安装基础的底座；

用于改变谐振感应头的左右距离的位移电机；

用于改变谐振感应头的前后距离的进给电机；

用于调节谐振感应头的倾斜角度的扭矩电机；

用于调节谐振感应头的上下距离的调高电机；

以及，用于调节谐振感应头的伸缩距离的微调电机；

位移电机的机身固定在底座上，进给电机的机身与位移电机的电机输出轴连接；扭矩电机的机身与进给电机的电机输出轴连接，调高电机的机身连接扭矩电机的电机输出轴，调高电机的电机输出轴连接支架本体；微调电机设置在安装座处，且微调电机的机身与其中一个安装座连接。

对应成对设置的谐振感应头，其中一个谐振感应头与微调电机的电机输出轴连接，另一个谐振感应头与另一个安装座连接；两个谐振感应头之间留存容被磁场作用对象进行被电磁感应加热的空间。

首先，本申请提供的技术方案，应用到具体的分布式磁感应系统应用场景中时，由于高频逆变器由SiC MOS管搭建逆变全桥构成，其中的SiC MOS管具有更优越的开关特性，能承受更高的通断频率，合理控制下该高频逆变器能输出具有更大的交变频率为f₀的交流电。

对于被磁场作用对象的指定部位中事先植入的磁介质而言，在相同的磁场强度条件下，更高的磁场交变频率将意味着更快的感应加热速度以及更高效的感应加热效果，因此可以说，以SiC MOS管搭建逆变全桥构造高频逆变器后，远端电源能产生更大的交变频率为f₀的交流电，该交流电经感应线圈转换成为交变磁场后，交变磁场的交变频率也随之变大，置于该交变磁场中的磁介质需要达到原先预期的感应加热温度时，对交变磁场的磁场强度要求就相对低很多，因此感应仪无需再设置磁轭，从根本上摈弃传统感应仪中设置磁轭以提高交变磁场场强的做法，设备体积以及重量得以大幅缩减，感应仪的结构更加轻巧，多轴驱动器的驱动压力也得到了大幅缓解。

其次，在该交流电传输的过程中，匹配变压器起到将原副边两侧阻抗匹配起来的作用，而串接在线路上的隔直电容不仅用于隔离线路中的直流分量，更重要的作用是在与传输线串接后，在电气原理上呈现为容性的隔直电容将与在电气原理上呈现为感性的传输线一起，组成一个串联谐振结构，该串联谐振结构必然具备其固有频率，命该串联谐振结构的固有频率为f₁；容易知道：该串联谐振结构的固有频率为f₁的大小由隔直电容的大小以及传输线上分布电感的大小直接决定，而传输线上分布电感的大小，也将与传输线的线径以及线长直接相关。

又因为，对于感应仪而言，其中的每一个谐振加热头，均由功率电容以及感应线圈连接而成，根据二者的连接关系，不难推知，功率电容与感应线圈两端接合形成并联谐振结构，该并联谐振结构的固有谐振频率f也必然由功率电容的容抗大小以及感应线圈的感抗大小共同决定。

在该分布式磁感应系统工作时，保持f₀＝f，则高频逆变器处产生的高频交流电，将使得在功率电容与感应线圈共同构成的并联谐振结构达到其谐振状态，此时感应线圈上将流过交变频率为f₀的交流电。

设计合理的隔直电容的容抗大小、合理的传输线线径以及线长，使得串联谐振结构的固有频率f₁尽量靠近并联谐振结构的固有谐振频率f，保持f≈f₁，这样一来，在高频逆变器处得到的具有大小为f₀交变频率的交流电流经由隔直电容与传输线共同构成的串联谐振结构，传送至由功率电容和感应线圈共同构造的并联谐振结构时，不仅能因为系统保持f₀＝f而在并联谐振结构处达到共振，也能因为f₀＝f≈f₁而在串联谐振结构上近似达到其谐振状态，此时该串联谐振结构在电气原理上近似呈现阻性，传输线对交流电的阻碍作用大幅减小。

由此，技术人员可将远端电源、控制台和感应仪远远分开，在远端电源与感应仪之间设置具有需求的任意长度的传输线以传输高频交流电，彻底将远端电源工作的强电环境、控制台工作的弱电环境以及感应仪工作的强磁环境分隔开开来，无需再因考虑传输线上分布电感的影响而不得不将电源与感应仪设置成为一体式的结构，有效避免了远端电源工作时产生的电磁干扰影响感应仪或控制台，为感应仪构建一个从磁场意义上更加单纯、洁净的空间，方便技术人员操作得到预期的电磁感应加热效果。

最后，由于被磁场作用对象指定部位各不相同，在本申请提供的感应仪中还将谐振感应头以“C”形支架作为支撑，成对设置。由于支架本体呈现为“C”形，且成对设置的谐振感应头分别安装在其开口的两端，则两个谐振感应头将始终保持相对的姿态，而又因为两谐振感应头分别通过传输线连接同一个高频逆变器，那么无论何时，两个谐振感应头上流过的交流电都将保持步调一致，保持感应线圈的绕向一致，则操作人员仅需调整多轴驱动器中各个电机的具体参数，驱动支架带动两个谐振感应头运动至相应的三维空间位置、角度位置以及相对位置处，两个相对的谐振加热头所夹的空间中将产生具有足够强度的稳定磁场，两个交变磁场将相互配合，相互约束其空间分布，以预计的磁场形状笼罩指定部位，帮助指定部位中植入的磁介质获得预期的感应加热效果。

综上所述，相比于现有技术，在本申请提供的技术方案以更为合理的功能划分与空间布局，不同部件之间的协同连接，以更简洁、轻巧的设备结构，构建了一个应用效果更好、更方便控制的分布式磁感应系统。

附图说明

图1是具体实施方式中提供的磁感应系统中远端电源与感应仪连接的电路原理图。

图2是具体实施方式中提供的磁感应系统的布局示意图。

图3是具体实施方式中提供的磁感应系统中感应仪与操作床组合的结构示意图。

图4是具体实施方式中提供的磁感应系统中感应仪的内部结构示意图。

图5是具体实施方式中提供的磁感应系统中感应仪中支架与微调电机组合的结构示意图。

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。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

请参阅图1-5。

在本具体实施方式中提供一种分布式磁感应系统，该系统包括有：用于按需产生交变磁场，对指定部位已经植入了磁介质的磁场作用对象做出磁感应的感应仪1；用于产生交频交流电供感应仪工作的远端电源2；用于连接远端电源以及感应仪的传输线L1；

其中，感应仪1包括有至少两个谐振感应头11，谐振感应头11两两相对，传输线L1与每一个谐振感应头11对应设置。

进一步地，在本具体实施方式中，每一个谐振感应头11中均包括有功率电容C2以及感应线圈L2；功率电容C2设置在感应线圈L2的一侧，功率电容 C2的其中一个极板与感应线圈L2的其中一端连接，功率电容C2的另一个极板与感应线圈L2的另一端连接；功率电容C2与感应线圈L2的其中一个公共端通过传输线L1连接隔直电容C1，功率电容C2与感应线圈L2另一个公共端通过另一条传输线L1连接匹配变压器25。

在本具体实施方式中，感应仪1还包括有支架12，支架12包括有支架本体121以及安装座122，支架本体121呈现为“C”形，安装座122设置两个，两个安装座122分别设置在呈现为“C”形的支架本体121的开口处，且每一个安装座122均与支架本体121一体成型式连接。

对应成对设置的谐振感应头11，其中一个谐振感应头11与微调电机136 的电机输出轴连接，另一个谐振感应头11与另一个安装座122连接；两个谐振感应头11之间留存容磁场作用对象接受磁感应加热的空间。

进一步的，在本具体实施方式中，感应仪1还包括有多轴驱动器13，多轴驱动器13包括有：

用于提供驱动器安装基础的底座131；

用于改变谐振感应头的左右距离的位移电机132；

用于改变谐振感应头的前后距离的进给电机133；

用于调节谐振感应头的倾斜角度的扭矩电机134；

用于调节谐振感应头的上下距离的调高电机135；

以及，用于调节谐振感应头的伸缩距离的微调电机136；

其中，位移电机132的机身固定在底座131上，进给电机133的机身与位移电机132的电机输出轴连接；扭矩电机134的机身与进给电机134的电机输出轴连接，调高电机135的机身连接扭矩电机134的电机输出轴，调高电机135 的电机输出轴连接支架本体121；微调电机136设置在安装座122处，且微调电机136的机身与其中一个安装座122连接。

而进一步的，在本具体实施方式中，远端电源2中包括有整流器21、滤波器22、斩波器23以及高频逆变器24，整流器21的输入端接入外部市电，整流器21、滤波器22、斩波器23以及高频逆变器24依次连接。

进一步的，在本具体实施方式中，远端电源2还包括有匹配变压器25以及隔直电容C1；匹配变压器25中原边的两端与高频逆变器24的两输出端连接；匹配变压器25中副边的其中一端连接隔直电容C1的其中一个极板，隔直电容 C1的另一个极板通过传输线L1与对应的谐振感应头11的其中一端连接，该谐振感应头11的另一端通过另一条传输线L1与匹配变压器25中副边的另一端连接。

进一步的，在本具体实施方式中，该分布式磁感应系统还包括有供被磁场作用对象坐卧躺靠的操作床3；用于向操作人员开放，供操作人员根据被磁场作用对象的实时热干预情况控制所述感应仪工作的控制台4；以及，用于为感应仪提供冷媒的冷源5；

操作床3放置在感应仪1前方；控制台4分别与远端电源2以及感应仪1 间隔，设置在操作床3的前方；控制台4还与感应仪1保持通信交互；冷源5 为风机，设置在远端电源2一侧，风机沿传输线L1同路铺设管道，与感应仪1 之间保持管路连通。

以上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)

1.一种分布式磁感应系统，其特征在于，该系统包括有：

用于按需产生交变磁场，对指定部位已经植入了磁介质的磁场作用对象做出电磁感应加热的感应仪；

用于产生交频交流电供所述感应仪工作的远端电源；

以及，用于连接所述远端电源以及感应仪的传输线；

所述远端电源中包括有高频逆变器，所述感应仪包括有至少两个谐振感应头，所述谐振感应头两两相对，所述传输线与所述谐振感应头对应设置，每一个所述谐振感应头均通过其对应的所述传输线连接所述高频逆变器。

2.如权利要求1所述的分布式磁感应系统，其特征在于，所述远端电源还包括有匹配变压器以及隔直电容；所述匹配变压器中原边的两端与所述高频逆变器的两输出端连接；所述匹配变压器中副边的其中一端连接所述隔直电容的其中一个极板，所述隔直电容的另一个极板通过所述传输线与对应的所述谐振感应头的其中一端连接，该谐振感应头的另一端通过另一条所述传输线与所述匹配变压器中副边的另一端连接。

3.如权利要求2所述的分布式磁感应系统，其特征在于，所述高频逆变器中由SiC MOS管搭建逆变全桥，令所述高频逆变器的两输出端之间交流电的交变频率为f₀，令每一个所述谐振感应头的固有谐振频率为f，该系统工作过程中，保持所述高频逆变器的输出为：f₀＝f。

4.如权利要求2所述的分布式磁感应系统，其特征在于，每一个所述谐振感应头中均包括有功率电容以及感应线圈；所述功率电容设置在所述感应线圈的一侧，所述功率电容的其中一个极板与所述感应线圈的其中一端连接，所述功率电容的另一个极板与所述感应线圈的另一端连接；所述功率电容与所述感应线圈的其中一个公共端通过所述传输线连接所述隔直电容，所述功率电容与所述感应线圈另一个公共端通过另一条所述传输线连接所述匹配变压器。

5.如权利要求4所述的分布式磁感应系统，其特征在于，所述感应仪还包括有支架，所述支架包括有支架本体以及安装座，所述支架本体呈现为“C”形，所述安装座设置两个，两个所述安装座分别设置在呈现为“C”形的支架本体的开口处，且每一个所述安装座均与所述支架本体一体成型式连接。

6.如权利要求5所述的分布式磁感应系统，其特征在于，所述感应仪还包括有多轴驱动器，所述多轴驱动器包括有：

用于提供多轴驱动器安装基础的底座；

用于改变所述谐振感应头的左右距离的位移电机；

用于改变所述谐振感应头的前后距离的进给电机；

用于调节所述谐振感应头的倾斜角度的扭矩电机；

用于调节所述谐振感应头的上下距离的调高电机；

以及，用于调节所述谐振感应头的伸缩距离的微调电机；

所述位移电机的机身固定在所述底座上，所述进给电机的机身与所述位移电机的电机输出轴连接；所述扭矩电机的机身与所述进给电机的电机输出轴连接，所述调高电机的机身连接所述扭矩电机的电机输出轴，所述调高电机的电机输出轴连接所述支架本体；所述微调电机设置在所述安装座处，且所述微调电机的机身与其中一个所述安装座连接。

7.如权利要求6所述的分布式磁感应系统，其特征在于，成对设置的所述谐振感应头中，其中一个所述谐振感应头与所述微调电机的电机输出轴连接，另一个所述谐振感应头与另一个所述安装座连接；两个所述谐振感应头之间留存容被磁场作用对象接受磁感应电磁感应加热的空间。

8.如权利要求1所述的分布式磁感应系统，其特征在于，该系统还包括有供被磁场作用对象坐卧躺靠的操作床，所述操作床放置在所述感应仪前方。

9.如权利要求1所述的分布式磁感应系统，其特征在于，系统还包括有用于向操作人员开放，供操作人员根据被磁场作用对象的实时情况控制所述感应仪工作的控制台，所述控制台分别与所述远端电源以及所述感应仪间隔，所述控制台还与所述感应仪保持通信交互。

10.如权利要求1所述的分布式磁感应系统，其特征在于，该系统还包括有用于为所述感应仪提供冷媒的冷源，所述冷源与所述感应仪保持管路连通。

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