永磁體空間磁場(chǎng)分布規(guī)律及其在傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、由于具有良好且穩(wěn)定的磁性，永磁體在磁懸浮、磁道導(dǎo)航、磁療等系統(tǒng)的永磁傳感機(jī)構(gòu)中得到了廣泛地應(yīng)用。永磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度的空間分布規(guī)律對(duì)永磁傳感機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研制具有重要的理論與工程指導(dǎo)意義。永磁傳感機(jī)構(gòu)中普遍使用的永磁體結(jié)構(gòu)類(lèi)型有長(zhǎng)方體、圓柱體和球體。目前長(zhǎng)方體永磁體的磁場(chǎng)研究已臻于完善，但圓柱體、球體永磁體相應(yīng)的研究及進(jìn)展還相對(duì)滯后，制約了其在上述領(lǐng)域中精確的定量使用。基于目前研究現(xiàn)狀，本課題針對(duì)圓柱體、球體永磁體及其他形狀可用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的永

2、磁機(jī)構(gòu)的空間磁場(chǎng)進(jìn)行了理論、仿真和實(shí)驗(yàn)研究。
　　本課題基于麥克斯韋方程組分別建立了圓柱體和球體永磁體磁場(chǎng)的等效電流模型，并總結(jié)出形狀可用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的永磁體磁場(chǎng)的建模方法。首先，根據(jù)安培分子環(huán)流定律和畢奧—薩伐爾定律對(duì)軸向磁化的圓柱體永磁體建立磁場(chǎng)等效電流模型，描述出永磁體幾何尺寸及磁化強(qiáng)度對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響;總結(jié)出形狀可用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的永磁體及其相互組合的永磁機(jī)構(gòu)磁場(chǎng)建模方法，在此基礎(chǔ)上，建立了球體永磁體磁場(chǎng)的等效電流模型;對(duì)圓

3、柱體和球體永磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行矢量分解，獲得了磁場(chǎng)強(qiáng)度各分量在平行于軸向和徑向的兩條路徑上的變化規(guī)律。
　　基于COMSOL軟件的電磁場(chǎng)仿真模塊分別對(duì)圓柱體和球體永磁體的空間磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真與分析，并總結(jié)了基于COMSOL軟件仿真、分析和驗(yàn)證磁場(chǎng)的方法?；诘刃Т藕赡Ｐ秃陀邢拊?jì)算方法，獲得了磁場(chǎng)強(qiáng)度及其各分量的變化規(guī)律，通過(guò)與等效電流模型相應(yīng)的仿真結(jié)果作對(duì)比，驗(yàn)證了所建立的等效電流模型的合理性和正確性，同時(shí)證明了等效磁荷模型和等效電

4、流模型都是基于麥克斯韋基本理論，具有相同物理本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。
　　由于常規(guī)的磁阻位移檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量精度差，本課題基于磁場(chǎng)強(qiáng)度分布規(guī)律提出了一種磁阻位移檢測(cè)方案，并對(duì)該方案中磁場(chǎng)檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論優(yōu)化。通過(guò)與常規(guī)的磁阻位移檢測(cè)方案對(duì)比，從理論和實(shí)驗(yàn)測(cè)量上分別驗(yàn)證了該方案可簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高測(cè)量精度。
　　綜上所述，本課題建立的永磁體空間磁場(chǎng)的等效電流模型可為永磁機(jī)構(gòu)的磁場(chǎng)研究提供指導(dǎo)，為其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用提供理