混合磁场装置、混合磁场系统

本申请涉及电磁领域，特别是涉及一种混合磁场装置、混合磁场系统。

背景技术：

在过去的几十年中，微型机器人技术的各方面都取得了许多进展，磁控微型机器人能在人体内腔完成很多医学动作，并且不对身体器官、组织造成损伤，这种机器人需要靠外界磁场进行无绳驱动，通过改变磁场特性使机器人拥有不同的形态，因此可以通过控制外部磁场方向和大小对微型机器人进行运动控制。

目前磁场的发生装置有很多种。大多数磁场系统产生的是均匀磁场，不能产生梯度磁场来实现更多操作可能性，虽然可以通过单独控制一个线圈可以产生一个带有梯度的磁场，但仅仅依靠一个线圈产生的梯度磁场有场强较小和梯度方向不均匀等缺点。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提供一种混合磁场装置、混合磁场系统，能够解决线圈产生的梯度磁场的场强小和梯度方向不均匀的缺点，从而拥有更大的梯度范围，扩大了工作空间。

本申请采用的一种技术方案是提供一种混合磁场装置，该混合磁场装置包括：第一线圈；第二线圈和第三线圈，第二线圈和第三线圈沿第一轴线间隔设置；其中，第一线圈设置于第二线圈和第三线圈的间隔处，且第一线圈所在的第二轴线与第一轴线垂直，以在第一线圈内形成混合磁场区域。

其中，该混合磁场装置还包括：第四线圈和第五线圈，第四线圈和第五线圈沿第三轴线间隔设置；其中，第一轴线和第三轴线相交于中心点，第二线圈和第三线圈位于中心点的两侧，第四线圈和第五线圈位于中心点的两侧，第一轴线和第三轴线所形成的平面，与第二轴线垂直。

其中，第二线圈和/或第三线圈和/或第四线圈和/或第五线圈的直径小于20厘米；第一线圈的长度小于20厘米。

其中，在第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈通入的电流关系为：

混合磁场区域中产生对应为旋转轴的旋转磁场；

其中，ix表示第二线圈和第三线圈通入的电流，iy表示第四线圈和第五线圈通入的电流，iz表示第一线圈通入的电流，ω表示旋转频率，ux表示第二线圈和第三线圈通入的电压，uy表示第四线圈和第五线圈通入的电压，uz表示第一线圈通入的电压，tx表示第二线圈和第三线圈通入的电压与电流的转换系数，ty表示第四线圈和第五线圈通入的电压与电流的转换系数，tz表示第一线圈通入的电压与电流的转换系数，nx表示旋转轴在第一轴线上的坐标，ny表示旋转轴在第三轴线上的坐标，nz表示旋转轴在第二轴线上的坐标，kx表示对应第二线圈和第三线圈的校正系数，ky表示对应第四线圈和第五线圈的校正系数，kz表示对应第一线圈的校正系数，u和v表示为旋转轴的旋转平面上的一组正交单位向量。

其中，在第一线圈通入电流时，第一线圈产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为：其中，r1表示第一线圈的半径，i为电流强度，n为第一线圈的线圈匝数，μ0为真空磁导率，dl为一个元段长度，a为任意点在第二轴线上的位置值。

其中，当电源提供的电流方向和电流大小一致时，第二线圈和第三线圈产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r2表示第二线圈的半径，r3表示第三线圈的半径，i为电流强度，n0为第二线圈或第三线圈的线圈匝数，μ0为真空磁导率，x为任意点在第一轴线上的位置值。

其中，当电源提供的电流方向相反或电流大小不一致时，第二线圈和第三线圈产生的梯度磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r2表示第二线圈的半径，r3表示第三线圈的半径，i1为第二线圈的电流强度，i2为第三线圈的电流强度，n0为第二线圈或第三线圈的线圈匝数，μ0为真空磁导率，x为任意点在第一轴线上的位置值。

其中，第二线圈和/或第三线圈设置有磁芯。

其中，第二线圈和第三线圈的之间的距离为第一线圈的直径。

本申请采用的另一种技术方案是提供一种混合磁场系统，该混合磁场系统包括机器人和如上述技术方案提供的混合磁场装置；机器人位于混合磁场装置的混合磁场区域中，以在混合磁场装置产生的磁场下工作。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请的一种混合磁场装置，该混合磁场装置包括：第一线圈；第二线圈和第三线圈，第二线圈和第三线圈沿第一轴线间隔设置；其中，第一线圈设置于第二线圈和第三线圈的间隔处，且第一线圈所在的第二轴线与第一轴线垂直，以在第一线圈内形成混合磁场区域。通过上述方式，利用第二线圈和第三线圈沿第一轴线间隔设置在第一线圈两端，使第一线圈内形成混合磁场，能够解决线圈产生的梯度磁场的场强小和梯度方向不均匀的缺点，从而拥有更大的梯度范围，扩大了工作空间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请提供的混合磁场装置一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的混合磁场装置中沿x轴的均匀磁场的示意图；

图3是本申请提供的混合磁场装置另一实施例的结构示意图；

图4是本申请提供的混合磁场装置另一实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的混合磁场装置第二实施例中第一线圈组件的结构示意图；

图6是本申请提供的混合磁场系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

混合磁场装置是一种可以同时产生均匀磁场和梯度磁场或旋转磁场的磁场装置，可以在一空间区域内利用磁场的改变对磁场中的物质进行移动。例如应用于医疗微型机器人，可以有效的控制机器人的行动方向。

参阅图1，图1是本申请提供的混合磁场装置第一实施例的结构示意图。该混合磁场装置10包括第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13。

其中，第二线圈12和第三线圈13沿第一轴线间隔设置；其中，第一线圈11设置于第二线圈12和第三线圈13的间隔处，且第一线圈11所在的第二轴线与第一轴线垂直，以在第一线圈11内形成混合磁场区域。

在一些实施例中，第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13分别与电源(图未示)连接，电源用于为第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13提供工作电压，对应的第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13在工作电流作用下产生磁场。

在一些实施例中，将混合磁场装置10以x轴z轴方向建立坐标系。第二线圈12和第三线圈13沿x轴间隔设置。其中，第二线圈12和第三线圈13同轴设置，第二线圈12的中轴线和第三线圈13的中轴线与x轴重叠。第一线圈11设置于第二线圈12和第三线圈13的间隔处，且第一线圈11所在的第二轴线与第一轴线垂直，以在第一线圈11内形成混合磁场区域，换言之，第一线圈11的中轴线为第二轴线，与z轴重叠。所在的第二轴线与第一轴线垂直相交于点o，即坐标系中的原点o。在第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13通入电源的状态下，在第一线圈11内形成混合磁场区域。可以理解，第一线圈11为空芯线圈，则在第一线圈11通电时，第一线圈内部产生一个沿z轴的均匀磁场。

进一步，在第二线圈12和第三线圈13通入方向和大小相同的电流时，第二线圈12和第三线圈13产生的磁场在第一线圈内部重叠。该磁场为沿x轴的均匀磁场。当第二线圈12和第三线圈13通入同向电流i时，在x轴上的磁场分布如图2。因第二线圈12和第三线圈13间隔设置，则间隔区域内第二线圈12的磁场和第三线圈13的磁场会发生叠加，产生一个均匀磁场。具体地，在图2中体现在点a到点b的区域。因点a到点b的区域设置有第一线圈11，则该均匀磁场在第一线圈11的内部形成。

在第二线圈12和第三线圈13通入方向相反和大小不同的电流时，第二线圈12和第三线圈13产生的磁场在第一线圈内部重叠。该磁场为沿x轴的梯度磁场。可以理解，因第二线圈12和第三线圈13通入电流方向相反和大小不同的电流，第二线圈12和第三线圈13头尾两端磁场存在梯度。梯度的分布可以通过改变通入同一轴向的两个线圈的电流方向和大小调整，通过两个磁场的叠加，可以产生不同梯度的磁场。

具体地，在第一线圈11通入电流时，第一线圈11产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r1表示第一线圈11的半径，i为电流强度，n为第一线圈11的线圈匝数，μ0为真空磁导率，dl为一个元段长度，a为任意点在第二轴线上的位置值，即对应图1中任意点在z轴的坐标值。

其中，当电源提供的电流方向和电流大小一致时，第二线圈12和第三线圈13产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r2表示第二线圈12的半径，r3表示第三线圈13的半径，i为电流强度，n0为第二线圈12或第三线圈13的线圈匝数，μ0为真空磁导率，x为任意点在第一轴线上的位置值，即对应图1中任意点在x轴的坐标值。

在一些实施例中，当线圈半径足够大，且第二线圈12的半径与第三线圈13的半径相等时，第二线圈12和第三线圈13之间范围内的磁场可看作匀强磁场，上式可化为：

其中，当电源提供的电流方向相反或电流大小不一致时，第二线圈和第三线圈产生的梯度磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r2表示第二线圈12的半径，r3表示第三线圈13的半径，i1为第二线圈12的电流强度，i2为第三线圈13的电流强度，n0为第二线圈12或第三线圈13的线圈匝数，μ0为真空磁导率，x为任意点在第一轴线上的位置值，即对应图1中任意点在x轴的坐标值。在一些实施例中，r2＝r3。

在其他实施例中，第二线圈12和第三线圈13可以呈方形。

在其他实施例中，参阅图3，混合磁场装置10包括第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13。其中，第二线圈12设置有磁芯14和第三线圈13设置有磁芯15。磁芯14和磁芯15可以是铁氧体材料制作的。通过在第二线圈12设置磁芯14和第三线圈13设置磁芯15，使第二线圈12和第三线圈13能够产生磁场强度更大的磁场，进而在通入电流时，能够使均匀磁场场强得到大幅提升，梯度磁场的场强更大。

在本实例中，当混合磁场装置给每个线圈提供电流后，产生相应的磁场。如给第一线圈11通过入电流，则第一线圈11产生z轴向的均匀磁场；第二线圈12和第三线圈13通过同向且大小相同的电流，则第二线圈12和第三线圈13产生沿x轴向的均匀磁场。又如第二线圈12和第三线圈13通如反向且大小不相同的电流，则第二线圈12和第三线圈13产生沿x轴向的梯度磁场。

在不同应用场景中，合理调整电流大小和方向，每个线圈配合产生对应大小和方向的均匀磁场或梯度磁场，以形成混合磁场。

在本实施例中，混合磁场装置的电源可以是带cpu(centralprocessingunit，中央处理器)的3路单极性直流电流源，cpu可分别控制3路单极性直流源输出的电流大小。通过cpu控制3个线圈的输出大小不同的电流，以及方向不同的电流，使得每个线圈产生变化的磁场，3个磁场在空间叠加后可以得到空间混合磁场。

在一些实施例中，第二线圈12和第三线圈13的线圈直径小于20厘米。第一线圈11的长度小于20厘米。则第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13组成的混合磁场装置能够在较小的尺寸下，产生的均匀磁场场强得到大幅提升，梯度磁场的场强更大，更易于搭配显微镜使用，可适用于微观的磁颗粒或微生物的相关实验。

在一应用场景中，当微型机器人在混合磁场装置10的混合磁场区域时，通过对混合磁场装置10中的线圈通入电流，则可以对该微型机器人直接产生相应的拉力或者推力，使该微型机器人在混合磁场区域内移动。

本实施例中的混合磁场装置包括第一线圈、第二线圈和第三线圈；其中，第二线圈和第三线圈沿第一轴线间隔设置；第一线圈设置于第二线圈和第三线圈的间隔处，且第一线圈所在的第二轴线与第一轴线垂直，以在第一线圈内形成混合磁场区域。通过上述方式，利用第二线圈和第三线圈沿第一轴线间隔设置在第一线圈两端，使第一线圈内形成混合磁场，能够解决线圈产生的梯度磁场的场强小和梯度方向不均匀的缺点，从而拥有更大的梯度范围，扩大了工作空间。

参阅图4，图4是本申请提供的混合磁场装置另一实施例的结构示意图，混合磁场装置50包括第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55。

其中，第二线圈52和第三线圈53沿第一轴线间隔设置；其中，第一线圈51设置于第二线圈52和第三线圈53的间隔处，且第一线圈51所在的第二轴线与第一轴线垂直，以在第一线圈51内形成混合磁场区域。第四线圈54和第五线圈55沿第三轴线间隔设置；其中，第一轴线和第三轴线相交于中心点，第二线圈52和第三线圈53位于中心点的两侧，第四线圈54和第五线圈55位于中心点的两侧，第一轴线和第三轴线所形成的平面，与第二轴线垂直。

在一些实施例中，第一轴线与第三轴线垂直。

在一些实施例中，第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55分别与电源(图未示)连接，电源用于为第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55提供工作电流，对应的第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53第四线圈54和第五线圈55在工作电流作用下产生磁场。

在一些实施例中，将混合磁场装置50以xyz建立坐标系。第二线圈52和第三线圈53沿x轴间隔设置。其中，第二线圈52和第三线圈53同轴设置，第二线圈52的中轴线和第三线圈53的中轴线与x轴重叠。第一线圈51设置于第二线圈52和第三线圈53的间隔处，且第一线圈51所在的第二轴线与第一轴线垂直，以在第一线圈51内形成混合磁场区域，换言之，第一线圈51的中轴线为第二轴线，与z轴重叠。所在的第二轴线与第一轴线垂直相交于点o，即坐标系中的原点o。第四线圈54和第五线圈55沿y轴间隔设置。第一线圈51设置于第四线圈54和第五线圈55的间隔处。其中，第四线圈54和第五线圈55同轴设置，第四线圈54的中轴线和第五线圈55的中轴线与y轴重叠。其中，第一轴线和第三轴线相交于中心点，即xyz坐标系中的原点o。第二线圈52和第三线圈53位于中心点的两侧，第四线圈54和第五线圈55位于中心点的两侧，第一轴线和第三轴线所形成的平面，与第二轴线垂直，即第一轴线和第三轴线所形成的平面为xoy面。

在第一线圈51、第二线圈52和第三线圈53通入电源的状态下，在第一线圈51内形成混合磁场区域。可以理解，第一线圈51为空芯线圈，则在第一线圈51通电时，第一线圈51内部产生一个沿z轴的均匀磁场。

进一步，在第二线圈52和第三线圈53通入方向和大小相同的电流时，第二线圈52和第三线圈53产生的磁场在第一线圈51内部重叠。该磁场为沿x轴的均匀磁场。

在第二线圈52和第三线圈53通入方向相反和大小不同的电流时，第二线圈52和第三线圈53产生的磁场在第一线圈51内部重叠。该磁场为沿x轴的梯度磁场。

在第四线圈54和第五线圈55通入方向和大小相同的电流时，第四线圈54和第五线圈55产生的磁场在第一线圈51内部重叠。该磁场为沿y轴的均匀磁场。在第四线圈54和第五线圈55通入方向相反和大小不同的电流时，第四线圈54和第五线圈55产生的磁场在第一线圈51内部重叠。该磁场为沿y轴的梯度磁场。

具体地，在第一线圈51通入电流时，第一线圈51产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r1表示第一线圈51的半径，i为电流强度，n为第一线圈51的线圈匝数，μ0为真空磁导率，dl为一个元段长度，a为任意点在第二轴线上的位置值，即对应图4中任意点在z轴的坐标值。

其中，当电源提供的电流方向和电流大小一致时，第二线圈52和第三线圈53产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r2表示第二线圈52的半径，r3表示第三线圈53的半径，i为电流强度，n0为第二线圈52或第三线圈53的线圈匝数，μ0为真空磁导率，x为任意点在第一轴线上的位置值，即对应图4中任意点在x轴的坐标值。

其中，当电源提供的电流方向相反或电流大小不一致时，第二线圈52和第三线圈53产生的梯度磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r2表示第二线圈52的半径，r3表示第三线圈53的半径，i1为第二线圈52的电流强度，i2为第三线圈53的电流强度，n0为第二线圈52或第三线圈53的线圈匝数，μ0为真空磁导率，x为任意点在第一轴线上的位置值，即对应图4中任意点在x轴的坐标值。在一些实施例中，r2＝r3。

在其他实施例中，第二线圈52和第三线圈53可以呈方形。

在其他实施例中，第二线圈52和第三线圈53设置有磁芯。通过设置磁芯，使第二线圈52和第三线圈53能够产生磁场强度更大的磁场。进而在通入电流时，能够使均匀磁场场强得到大幅提升，梯度磁场的场强更大。

其中，当电源提供的电流方向和电流大小一致时，第四线圈54和第五线圈55产生的均匀磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r4表示第四线圈54的半径，r5表示第五线圈55的半径，i为电流强度，n0为第四线圈54或第五线圈55的线圈匝数，μ0为真空磁导率，y为任意点在第三轴线上的位置值，即对应图4中任意点在y轴的坐标值。

其中，当电源提供的电流方向相反或电流大小不一致时，第四线圈54和第五线圈55产生的梯度磁场中任意点的磁感应强度为：

其中，r4表示第四线圈53的半径，r5表示第五线圈55的半径，i3为第四线圈54的电流强度，i4为第五线圈55的电流强度，n0为第四线圈54或第五线圈55的线圈匝数，μ0为真空磁导率，y为任意点在第三轴线上的位置值，即对应图4中任意点在y轴的坐标值。

在一些实施例中，混合磁场装置还能产生旋转磁场。其原理为控制三个方向变化的方向、幅值和频率，便可以产生一个任意轴向的空间旋转磁场。在第一线圈51的工作空间中实现的任意轴向的空间旋转磁场，其原理和实现方法如下述：

当给定第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55建立的坐标系中的某个方向向量n作为旋转轴时，旋转平面为π0，绕该轴旋转的磁感应强度矢量记为b(t)，其角速度为ω，该旋转平面上必然存在一组正交单位向量u和v，即n，u，v构成一组三维正交向量，因此以u，v为基础的平面内旋转磁场的参数方程为：

b(t)＝ucos(ωt)+vsin(ωt)。

此处按照以下方式设一组u和v用来表示旋转磁场，保证三个向量两两正交：

参数坐标转为三维坐标的转换公式为：

将上式代入旋转磁场的参数方程，可以得到期望旋转轴是时，每个正交方向对应的磁场大小：

其中，b0为磁场工作空间中央的磁场大小，混合磁场装置中产生的磁场，即混合磁场装置中线圈通电后产生的混合磁场。ω表示旋转频率，nx表示旋转轴在第一轴线上的坐标，ny表示旋转轴在第三轴线上的坐标，nz表示旋转轴在第二轴线上的坐标，u和v表示为旋转轴的旋转平面上的一组正交单位向量。

驱动线圈的电流可以根据伺服电机控制器的输出电流与输入电压决定，uin为输入电压信号，t为电压-电流的转换系数。

io＝uin×t。

因此旋转磁场的输入电压与驱动电流的关系如下：

其中，[ixiyiz]^t表示三个轴向的线圈通入的电流，具体地，ix表示第二线圈52和第三线圈53通入的电流，iy表示第四线圈54和第五线圈55通入的电流，iz表示第一线圈51通入的电流，[uxuyuz]^t为输入伺服电机控制器的输入电压信号，具体地，ux表示第二线圈52和第三线圈53通入的电压，uy表示第四线圈54和第五线圈55通入的电压，uz表示第一线圈51通入的电压，[txtytz]^t为控制三对线圈的电机的电压-电流转换系数，具体地，tx表示第二线圈52和第三线圈53通入的电压与电流的转换系数，ty表示第四线圈54和第五线圈55通入的电压与电流的转换系数，tz表示第一线圈51通入的电压与电流的转换系数，为提前设置好的参数，[kxkykz]^t为校正系数，用于对线圈通入的电流i与产生的磁场强度b进行校正，具体地，kx表示对应第二线圈52和第三线圈53的校正系数，ky表示对应第四线圈54和第五线圈55的校正系数，kz表示对应第一线圈51的校正系数。

可以理解，对应轴向的均匀磁场和线圈的电流是成正比的，在线圈出厂时已经校正(即为校正系数k)，线圈的输入电流幅值与u，t，k相关。

经过上述分析可以知道旋转磁场xyz三个方向的磁场分量，控制系统可以通过改变输出信号[uxuyuz]^t来改变输出电流，从而改变输入电流[ixiyiz]^t来改变[bxbybz]^t，通过改变ω来改变旋转频率，经过三个轴向的磁场叠加，即可得到工作空间内任意轴向的旋转磁场。

在本实施例中，混合磁场装置的电源可以是带cpu(centralprocessingunit，中央处理器)的5路单极性直流电流源，cpu可分别控制5路单极性直流源输出的电流大小。通过cpu控制5个线圈的输出大小不同的电流，以及方向不同的电流，使得每个线圈产生变化的磁场，5个磁场在空间叠加后可以得到空间混合磁场。

可以理解，本实施例中的每个线圈参数是可以根据具体需求进行调节，结合电源提供的电流，产生相应的磁场，应用于不同的场景。

在一应用场景中，将混合磁场装置结合医疗器械，进行人体头部手术。如将人体头部容置于混合磁场装置形成的空间区域中，通过混合磁场产生的磁场，对用于治疗的粒子或微型机器人产生相应的推力或拉力，控制粒子或微型机器人的行动方向，使其到达目标位置。

在另一应用场景，将混合磁场装置结合医疗器械，进行人体腹部手术。如将人体腹部容置于混合磁场装置形成的空间区域中，通过混合磁场产生的磁场，对用于治疗的粒子或微型机器人产生相应的推力或拉力，控制粒子或微型机器人的行动方向，使其到达目标位置。

在一些实施例中，第二线圈52和第三线圈53的线圈直径小于20厘米。第四线圈54和第五线圈55的线圈直径小于20厘米。第一线圈51的长度小于20厘米。则第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55组成的混合磁场装置50能够在较小的尺寸下，产生的均匀磁场场强得到大幅提升，梯度磁场的场强更大，旋转磁场的场强更大，更易于搭配显微镜使用，可适用于微观的磁颗粒或微生物的相关实验。

在其他实施例中，参阅图5，混合磁场装置50包括第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55。其中，第二线圈52设置有磁芯56、第三线圈53设置有磁芯57、第四线圈54设置有磁芯58和第五线圈55设置有磁芯59。上述的磁芯可以是铁氧体材料制作的。通过在第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55设置磁芯，使第二线圈52、第三线圈53、第四线圈54和第五线圈55能够产生磁场强度更大的磁场，进而在通入电流时，能够使均匀磁场场强得到大幅提升，梯度磁场的场强更大。

在上述实施例中，混合磁场装置50优化了线圈的位置，可以产生梯度磁场，由于加了磁芯，可以产生更大的匀强磁场，每个线圈可以单独控制，线圈产生的磁场与输入电流的大小成正比，磁场强度和梯度可以控制，从而产生多种高精度的磁场。能够解决线圈产生的梯度磁场的场强小和梯度方向不均匀的缺点，从而拥有更大的梯度范围，扩大了工作空间，还可以产生更大的均匀磁场。

参阅图6，图6是本申请提供的混合磁场系统一实施例的结构示意图。该混合磁场系统60包括机器人61和混合磁场装置62。

其中，混合磁场装置62如上述技术方案提供的混合磁场装置；机器人61位于混合磁场装置62的混合磁场区域中，以在混合磁场装置62产生的磁场下工作。

具体地，在混合磁场装置62产生的磁场中，机器人61受到的力矩和力如下：

t＝m×b。

其中，m为机器人61自身的磁化强度，混合磁场装置62产生的磁场的磁场强度。

通过上述方式，能够解决线圈产生的梯度磁场的场强小和梯度方向不均匀的缺点，从而拥有更大的梯度范围，扩大了工作空间，还可以产生更大的均匀磁场，提升混合磁场系统60的性能。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。