基于等效磁網(wǎng)絡(luò)法改進(jìn)Halbach陣列的研究.pdf

1、理想磁化的單對(duì)極圓柱型Halbach陣列可以在其空腔內(nèi)部產(chǎn)生完美的單側(cè)均勻磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度只受到陣列內(nèi)外徑比例的影響。這種特殊的永磁結(jié)構(gòu)無(wú)需鐵軛支撐,外部漏磁小,提高了永磁材料的利用率,降低了儀器的體積和重量,具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　 受到工藝和永磁材料特性的限制,實(shí)際應(yīng)用中的Halbach陣列多是由一定數(shù)量的永磁單位磁體組合而成。通過(guò)對(duì)比理想與實(shí)際離散的單對(duì)極Halbach陣列的二維解析解,得到在相關(guān)幾何參數(shù)和磁性材料性能

2、不變的情況下,用離散的磁化方向以近似連續(xù)的磁化方向足造成陣列內(nèi)部磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布出現(xiàn)不均勻的主要原因。
　　 為了進(jìn)一步討論各參數(shù)對(duì)于磁場(chǎng)均勻度的影響,尋找對(duì)應(yīng)的優(yōu)化策略,本文采用了一種場(chǎng)路結(jié)合的建模方法——等效磁網(wǎng)絡(luò)法對(duì)單對(duì)極Halbach陣列進(jìn)行仿真分析。利用該方法獲得的X軸上磁感應(yīng)強(qiáng)度分布和變化規(guī)律與二維場(chǎng)解結(jié)論是對(duì)應(yīng)的,并由此提出了一種在單位磁體數(shù)黽不變的前提下,使其磁化方向更加接近于理想線性的組合形式。這種改進(jìn)的磁化

3、方式可以用一種徑向分層的陣列結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)比基于扇形單位磁體的單對(duì)極Halbach陣列,優(yōu)化后陣列的磁網(wǎng)絡(luò)法仿真結(jié)果和二維場(chǎng)解結(jié)論均驗(yàn)證了采用新月形單位磁體能夠有效地提高陣列內(nèi)部磁場(chǎng)的均勻度。
　　 新月形Halbach陣列的二維場(chǎng)解中關(guān)于原點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和一次諧波幅值與磁體形狀的關(guān)系可以通過(guò)有限元法仿真得到驗(yàn)證,其結(jié)論充分證明了α角對(duì)于磁場(chǎng)性能影響的兩面性,即一次諧波抑制程度的提高會(huì)伴隨著原點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定程度的下降。而