Разработка источника магнитного поля

В качестве источника МП выбран индуктор-электромагнит, так как наличие ферромагнитного сердечника многократно усиливает и концентрирует МП, что позволит уменьшать габариты индуктора, при тех же параметрах МП. Поскольку устройство разрабатывается для локального воздействия, предполагаются сравнительно небольшие размеры излучателя МП (20Ч30 см), что накладывает определенные ограничения на размеры единичного индуктора. Размер излучателя выбран в соответствии размерам патологического очага (разрабатываемый прибор предполагается использовать для лечения трофических язв).

В результате анализа аппаратов для магнитотерапии и их индукторов, было выявлено направление создания лечебных МП с дискретно управляемой (ячеистой) структурой, позволяющих создавать МП различной конфигурации, с заданными законами распределения и перемещения в пространстве и изменения во времени. Примерная размерность матрицы индукторов 7×7, требует выбрать в качестве базового излучающего элемента индуктор-электромагнит соответствующих габаритных размеров, позволяющий при реально допустимых токах создавать МП с необходимым значением магнитной индукции (порядка 0… 5 мТл). В качестве материала сердечника был выбран феррит М 400, так как он обладает достаточно большим м, при достаточно низкой стоимости.

Важной задачей при проектировании систем магнитотерапии с множеством пространственно разнесенных излучателей является описание суммарного МП, формируемого системой. Для решения этой задачи необходимо описать МП элементарного излучателя. Однако не существует аналитического решения МП для электромагнитов с разомкнутыми ферромагнитными сердечниками. Подобные задачи хорошо проработаны для устройств с замкнутыми магнитными цепями [16, 17]. Для описания полей электромагнитов с разомкнутыми сердечниками используются численные методы и специальные программные продукты, основанные на этих методах продуктов. Для расчета поля использовалась программа ELCUT [18]. В данном программном продукте используется метод конечных элементов.

Так как элементарный индуктор представляет собой круглую катушку на круглом сердечнике, геометрическая модель индуктора осесимметрична. Т. е. необходимо смоделировать только одну половину индуктора, вторая будет зеркальным отражением первой. На рисунках 2, 3 показаны результаты моделирования МП элементарного индуктора.

Рис. 2. Силовые линии МП электромагнита. 1 — обмотка, 2 — стержень.

Рис. 3. Распределение магнитной индукции электромагнита.

В результате был реализован единичный индуктор МП, проведены исследования его параметров. На торце индуктора магнитная индукция составила 8 мТл, на расстоянии 5 мм от торца 1 мТл, что соответствует расчетным данным.

Была использована катушка размерами: длина 2,4 см, ширина 2 см, 100 витков. Материал сердечника феррит М400, материал кожуха текстолит.

Измерения производились Тесламетром ЭМ305. Данный прибор предназначен для измерения индукции магнитных полей в воздушном зазоре не менее 1 мм. Погрешность измерения — 1 мТл по шкале 0−50 мТл.