磁疗机磁路计算

11磁疗机磁路计算W=W1＋W2＋W3＋W4=4W1（W1=W2=W3=W4）一、设计要求：通过人体“适当剂量”的磁通密度，经若干疗程，对某些常见病与个别疑难症状进行临床治疗。同时要求治疗面积大于“病灶面积”。1、磁极芯直径d1=11cmd2=13cm治疗面积：S1=14πd2=14×3.14×112=94.5cm22、气隙长（即治疗距离或高度）δ≥25cm，要满足人体治疗要求3、要求其中心平均磁密度为Bo=800～1500Gs要求磁极端面平均磁密度为B1=2000～3000Gs二、设计依据：1、根据第一台（ZLM—1型）实验试用机及第二台（DCJ—82）科研实验型的磁疗机，应用于人体500例临床观察的实际疗效的最佳治疗参数（磁场剂量）即在δ=25cm的中心处，平均磁密Bo=1500GS为最佳实用磁密，从此为依据，可计算出需要的磁势（即安匝数）。由第1台得IW=25A×（2×1530匝）=7.65×104安匝第2台得IW=25A×（1581＋2×784）=25×3149=7.87×104安匝12但第二台实际使用为IW=20A×3149=6.3×104安匝IW=15A×3149=4.73×104安匝可按第二台实际使用的I=15～20AIW=（4.7～6.3）×104安匝数进行修改a、IW=20A×3000匝=6×104安匝b、IW=15A×3000匝=4.5×104安匝即按I=15～20A时，W=3000匝=4W1=4×750匝进行设计IW=（15～20）安×3000匝=（4.5～6）×104安匝，即可满足人体治疗的磁密的要求。但线包总匝数3000匝，应分四个小线包（W=3000=4×75匝）加工制作，两个小线包一是考虑线圈散热及大线径线包绕制有一定难度，二是磁通密度分布均匀，更能满足治疗要求，两个小线包为一组，各组成上、下两个大线包。组装时，可顺向串接为一个整体（T1）三、磁路设计：1、根据设计要求：通过人体“病灶”区的磁通即气隙磁通密度为φδ=B1·S1=3000GS×94.5cm2=28.5×104马克斯韦尔（MX）2、气隙磁导Gδ当δ≥0.2d1，磁路总长l=d＋l1，同时0.1＞δ时有经验公式（*参看电磁铁设计）Gδ=μoδ(1.77×d12＋0.3072×d1)2=25(cm)0.4π×10－8(h/cm)×(1.77×112＋0.3072×11)2=1.25625(9.74＋1.68)2×10－8(h)=6.53×10－8(h)[μδ=0.4π×10－8(h/cm)，d1=11(cm)，δ=25cm]133、根据磁路定律——计算需要的总磁势：磁路的总磁势是各部分的磁位降之和∮Hdl=IW即IW=φRμ=φ1G=φ(1G轭＋1G气)=（IW）轭＋（IW）气①气隙磁势（IW）气=φδ×1Gδ=28.5×104（MX）×(16.53×10－8(h))=2.856.53×10（4＋8）（马克斯韦尔/亨）=4.63×104（∵1Wb=108Mx,1Wb/h=安匝）②磁轭安匝数：（IW）轭=φ×1G轭=（IW）气×10%=0.436×104安匝③总安匝数（总磁势）（IW）总=4.36×104＋0.436×104安匝=4.8×104安匝改变磁轭制造（多为翻砂制品）难免造成气隙磁阻及漏磁损失使需要的总磁通应适当增加，通常为Δ=50～100%即（IW）总=4.8×104×1.5=7.2×104安匝考虑磁轭加工方法有改进，Rδ损失少些，也可考虑Δ=20%，即（IW）总=4.8×104×1.2=5.76×104安匝即第二台磁疗机实际计算得（IW）总=5.76×104安匝按20A则W总=5.7620×104=2880匝15AW总=5.7615×104=3840匝若不考虑损耗W1总=4.8×10420A=2400匝～W2总=4.815×10V=3200匝取近似平均值W总=3000匝即IW=（15～20）×3000=（4.5～6）×104安匝14④材料选择：a、铁芯材料：因磁疗机设计，实际使用条件为直流电流供电，产生恒定磁场，考虑工作状态是直流，铁芯材料应是“工程纯铁”，也可以用性能相近的类似A3或10#低炭钢代用。实际选用活动的上磁轭为“工程纯铁”其余为10#钢。b、线包材料的选择——①改变线包的发热及人体能承受的温度，选导线的电流密度j=2～3A/mm2为宜，可选J=2A/mm2即导线的铜截面积SMO=20A2A/mm2=10mm2②查线材参数表，可选SBECB双玻丝漆包扁线a×b=1.81×5.6带漆包扁线（a×b=2.2×6）③查表得相应的g=90kg/kmρ20=1.7Ω/km（ρ75=2.1Ω/km）四、线圈计算：①线包绕制参数计算——线包内径按磁极芯d2=13cm可选定D内=14.5cm线包外径，由磁疗机结构空间决定参数第一台实验机给的外形尺寸可选定：D外×D内×h=480×145×300(mm)所绕制的线包的外径与高度，不得超过，暂选定385×145×140线包厚：B=D外－D内2=385－1452=2402=120mm线径：a×b=1.81×5.6→a×b=2.2×6取叠绕系数K2=1.2，排绕系数K1=1.1（取端空“留下”裹札空间取Δ=10m/m或Δ=5m/m）ni=h－2ΔK1×b=140－2×101.1×6=18匝/层N=B－2ΔK2×a=120－2×51.2×2.2=1102.6=40层W1=ni·N=18×40=720匝′′′′′′′′实际制作时（见施工图）考虑上线包是滑动的，为减轻上下活动的负荷，上线包绕制匝数少些，重量轻些。′′′′15绕制时层向绝缘为2×0.12电缆纸，同时绕制4只，每两只小线包用青壳纸绝缘纸板裹札，最后浸清漆烘干。使用时，两只小线包顺向串接（*注意磁力线量叠加，不是抵消）分别组成上线包和下线包，两只小线包的外形R寸为：D外×D内×h=385×145×140→裹扎后为395×135×150两个小线包，组合为上（下）线包的尺寸为：D外×D内×h=395×135×300（符合内径D内＞d2=130及高度长要求即认可）。②绕组线包电阻及耗铜量计算：线包平均匝长lcp=πDcp=π(D外＋D内)2=3.14×385＋1452=3.14×265×10－3=0.832M导线总长L=Σlcp×W=4×0.832×720×10－3=4×0.599=2.396km导线总重GM=4×0.599×90（kg/km）=4×53.9kg=215.64kg20℃线包电阻R20=4×0.599×1.7（Ω/km）=4×1.0183Ω=4.073Ω75℃线包电阻R75=4×0.599×2.1（Ω/km）=4×1.258Ω=5.032ΩI=20A时，线包压降ΔV20=20A×4.073Ω=81.46V线包压降ΔV75=20A×5.032Ω=100.64VI=15A时，线包压降ΔU20=15A×4.073Ω=61.1V线包压降ΔU75=15A×5.032Ω=75.48V∴选购配套的整流器：电流连续可调0～15～20A电压连续可调0～61～75V～100V③线包成本：（若取单位40元/kg计算）a、4×（53.9kg×40元/kg）=4×2156元=0.8624（万元）b、辅助材料100元c、浸漆材料150元d、绕制加工费15%→1300元总成本约Σ8624＋（0.01＋0.015＋0.13＋0.13）=1.0（万元）④线包温升计算（略）（五）线包施工图（见P24页）①上线包②下线包′′′′16线包名匝层项目上、下线包施工图外形尺寸工艺绕制参数制作数量备注外径内径厚度层数匝数线径SBECB耗铜上线包φ1335φ2135H1=3001080721R20=1..35ΩR75=1.64Ω其中Aφ1325φ2145hA=14018305401.81×5.6361Bφ1325φ2145hB=14018305401.81×5.6361说明：1、线包A、B层间绝缘用K-12二层电缆纸，线包上下端面（环形）用厚2毫米的电工绝缘纸板作衬垫，并用斜纹白布带裹扎。2、线包A、B为外部顺向串接，仍由白布带裹扎，组成上线包。3、绝缘处理。4、绝缘检查，绕组与上磁极机体绝缘电阻≥MΩ，热态≥MΩ。外形尺寸工艺绕制参数制作数量备注外径内径厚度层数匝数线径SBECB耗铜下线包φ3335φ4135H2=3001764140.21R20=2.65ΩR75=3.27Ω其中Cφ3325φ4145hC=14018498821.81×5.670.11Dφ3325φ4145hD=14018498821.81×5.670.11说明：1、线包C、D层间绝缘用K-12二层电缆纸，线包上下端面（环形）用厚2毫米的电工绝缘纸板作衬垫，并用斜纹白布带裹扎。2、线包C、D为外部顺向串接，仍由白布带裹扎，组成上线包。（3、4）按上线包处理。项目线包名匝层17NO代号名称数量NO代号名称数量18GCX—001外罩铝板）29GCX—009螺母（A3）217GCX—002垫板（胶木）18GCX—010垫圈（10#）216GCX—003轴（45#）27GCX—011手轮215GB45—66螺母（M20）46GCX—012V形垫块（硬木）214GCX—004横极板（10#）15GCX—013端极板（10#）213GCX—005支架（硬木）24GCX—014木架（L80×20）112GCX—006轴套23GCX—015撑块（315#）411GCX—007极芯（10#）22GCX—016铁芯橡胶轮（10#）410GCX—008线包（Cu）21GB97—66垫圈4附录(1)“ZLM——1”磁疗机总装图18上饶铁路医院医务人员正在指导病人放好体位，调节磁距，为进行大功率磁治疗做好准备。附录（1）“ZLM—1”磁疗机（外表图、总装图、新闻照片）（1）一代磁疗机“ZLM—1”作为座式实验用机，始于1976年由上饶市科委出资，由上饶市磁性材料厂设计制造，由上饶铁路医院投入临床应用，取得了满意的疗效，并在一些疑难重症的治疗中取得了突破为第二代DCJ—82，第三代KYS—3，大功率磁疗机设计改进，积累了宝贵经验，“磁路设计”为姚文生、“结构设计”为顾荣坤、“临床应用”为徐雪雄。在人们不断地探索延年益寿的方法并和“老大难”上饶铁路医院将ZLM—1电磁机应用于临床治作斗争的行程中，上饶市科委委托上饶市磁性材料疗，其中有不少是“老大难”病患者，经治疗，厂设计制造的立式ZLM—1磁疗机诞生。它是利用磁在六十一名患者中，疗效很明显各有四十二例，场对生物的作用和影响的原理制成的。近几年，将此有效果者十八例，失败者一例。上饶市磁疗性协原理应用于医学已成为国际医学界的重要课题之一。作小组对ZLM—1电磁疗机进行改进，并探索上饶市科委和市磁性材料厂等有关部门在这方面做理论根据。本刊记者：周孟摄了一次很好的尝试。、“老大难”病患者的佳音—大功率电磁疗机诞生T3上饶铁路机务段车工董兆庆同志坐骨神经痛，平日弯腰曲背要用手挂拐杖行走。经用大功率电磁治疗后，疼痛完全消失，行走自如，现正在[四化]作贡献。上饶市磁疗协作小组的领导同志继续总经验，提出改进意见，并拟出新的设计方案，使这台大功率磁疗机不断完善。江西新闻照片一九七九年十月总一一八期T2T119附录（2）“DCJ—82”磁疗机（外形图、治疗室）（2）第二代磁疗机（DCJ—82）作为卧式实验用机，为南铁科研所设计制造（上饶磁性材料厂负责“磁路设计”）上饶铁路医院于85年投入使用7年，治疗患者达数万人次，并在许多病种取得显著疗效。结构设计：南铁科研所磁路设计：上饶磁材厂临床治疗与观察——上饶铁路医院徐雪雄医师是用磁场强度防治人体疾病的专用设备。使用七年证明，消肿、镇痛、降血压作用十分显著，已治疫患者计十余万人次，治疗近40个病种，显效率达77.4%，其中扭挫伤治疗效率达97.14%，与一般磁疗机比较P值＜0.01，有显著差异意识。20附录（3）KyS—3型磁疗机总装图36NO说明35GB30-76六角螺栓M5×1061件24电动机AO2——562，90W/380V/14.80