万向磁场构造

Posted 2021-12-21 Zachery.

三轴正交亥姆霍兹线圈系统：

亥姆霍兹线圈（Helmholtz coil）是一种制造小范围区域均匀磁场的器件。由于亥姆霍兹线圈具有开敞性质，很容易地可以将其它仪器置入或移出，也可以直接做视觉观察，所以，是物理实验常使用的器件。

三相变频电源

三相380V输入三相380V输出经过AC-DC-AC变换的双逆变电源称为三相变频电源。它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通。变频电源的主要功用是将现有的交流电网电流变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。

三相变频电源特点:

1.高频MPWM设计，IGBT功率推动，体积小、可靠性高、噪音低。

2.效率达85%以上

3.反应快速，对100%除载/加载，稳压反应时间在2ms以内。

4.超载能力强，瞬间电流能承受额定电流的300%

5.波峰因素比(CREST FACTOR RATIO)高于3：1。

6.具过压、过流、超温等多重保护及报警装置

电流叠加原理：对于线性电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。

所谓电源的单独作用，即是在电路中只保留一个电源，而将其他电源去掉（将电动势用短路线代替、将恒流源断开）；电路中所有的电阻网络不变（电源内阻保持原位不变）

根据空间交变矢量正交叠加原理，分别向三轴方形亥姆霍兹线圈时加入以下三相正弦电流，便可 叠加得到磁矢量方向为 n(cosα, cosβ, cosγ)的空间均匀旋转磁场

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式中，α、β、γ 分别为矢量 n 与固定坐标系 x 轴、y 轴、z 轴之间的夹角，即方向角， 为加载电流的幅值；为磁场旋转的角速度。

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先得到三组线圈加载电流的幅值 、、与相位 、 、，将此信号输入至电流控制电路中，最后输出三相正弦波电流 、 、 加载在各线圈上，可叠加得到相应的均匀旋转磁场。

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参考文献：

[1]张永顺,孙颖,杜春雨,王娜,迟明路.胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制[J].机械工程学报,2014,50(05):26-32.