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第１５卷第３期工程设计学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＶｏＩ＿１５Ｎｏ．３
２００８年６月Ｊｕｎ．２００８
ＤＯＩ：１０．３７８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—７５４Ｘ．２００８．０３．００８
阵列永磁体产生旋转磁场的机理及实验
张炜，黄平，孟永钢
（１．清华大学精密仪器与机械学系摩擦学国家重点实验室，北京１０００８４；
２．华南理工大学机械学院，广东广州５１０６４０）
摘要：诊疗微机器人外磁主动驱动是一种重要的可行的驱动方式，而如何产生合适的外部磁场是一个比较复杂
的问题．相对于目前常用的通过电磁线圈组合产生驱动磁场方式，提出一种新的简单可行的永磁体组合产生旋转
磁场方法，即圆周阵列永磁体并将其调整到对应的初始方位角后，同步转动在阵列中心区域产生旋转磁场，作为微
机器人的主动驱动场．对于阵列中心区域的磁感应强度分布，作了理论分析和数值计算，并搭建了实验台．实验表
明，采用边长为５０ｍｍ、高为１８ｍｍ的钕铁硼永磁体阵列，阵列数为６，阵列直径为２７５ｍｍ时，可以在±５０ｍｍＸ
±５０ｍｍ×±２０ｍｍ阵列中心区域产生一个大小为０．０１２Ｔ的均匀磁场，该磁场与永磁体同步旋转但是方向相反．
这种新的磁场产生方法可以用于微机器人特别是诊疗微机器人的驱动，具有广阔的应用前景．
关键词：永磁体；阵列；旋转磁场；驱动
中图分类号：ＴＰ１３９；０４４ｌ＿２文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７５４Ｘ（２００８）０３—０１９１—０７
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｒｏｔａｔｉｏｎａｌｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ
ｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｉｌｙａｒｒａｙｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓ
ＺＨＡＮＧＷｅｉ，ＨＵＡＮＧＰｉｎｇ，ＭＥＮＧＹｏｎｇ—ｇａｎｇ
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒｉｂｏｌｏｇｙ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄＭｅｃｈａｎｏｌｏｇｙ，
ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｔｉｖｅｌｙｄｒｉｖｉｎｇａｎｉｎｎｅｒｍｉｃｒｏ—ｒｏｂｏｔｂｙａｎｏｕｔｅｒｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｆｏｒｄｉａｇｎｏｓｉｓｉｓａｆｅａｓｉ—
ｂｌｅａｎｄｃｒｕｃｉａｌｄｒｉｖｅｎｍｅｔｈｏｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，Ｈｏｗｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｓｕｉｔａｂｌｅｏｕｔｅｒｍａｇｎｅｔｉｃｉｓａｃｏｍｐｌｅｘ
ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｍｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｄｏｐｔｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｅｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｌｏｏｐｓｔｏｇｅｎ—
ｅｒａｔｅａｄｒｉｖｉｎｇｆｉｅｌｄ
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