永磁體空間磁場分布規(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)的永磁傳感機構(gòu)中得到了廣泛地應(yīng)用。永磁體磁場強度的空間分布規(guī)律對永磁傳感機構(gòu)的設(shè)計和研制具有重要的理論與工程指導(dǎo)意義。永磁傳感機構(gòu)中普遍使用的永磁體結(jié)構(gòu)類型有長方體、圓柱體和球體。目前長方體永磁體的磁場研究已臻于完善，但圓柱體、球體永磁體相應(yīng)的研究及進(jìn)展還相對滯后，制約了其在上述領(lǐng)域中精確的定量使用?；谀壳把芯楷F(xiàn)狀，本課題針對圓柱體、球體永磁體及其他形狀可用數(shù)學(xué)語言描述的永

2、磁機構(gòu)的空間磁場進(jìn)行了理論、仿真和實驗研究。
　　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的等效電流模型，并總結(jié)出形狀可用數(shù)學(xué)語言描述的永磁體磁場的建模方法。首先，根據(jù)安培分子環(huán)流定律和畢奧—薩伐爾定律對軸向磁化的圓柱體永磁體建立磁場等效電流模型，描述出永磁體幾何尺寸及磁化強度對磁場強度的影響;總結(jié)出形狀可用數(shù)學(xué)語言描述的永磁體及其相互組合的永磁機構(gòu)磁場建模方法，在此基礎(chǔ)上，建立了球體永磁體磁場的等效電流模型;對圓

3、柱體和球體永磁體磁場強度進(jìn)行矢量分解，獲得了磁場強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軟件的電磁場仿真模塊分別對圓柱體和球體永磁體的空間磁場進(jìn)行了仿真與分析，并總結(jié)了基于COMSOL軟件仿真、分析和驗證磁場的方法?；诘刃Т藕赡Ｐ秃陀邢拊嬎惴椒?，獲得了磁場強度及其各分量的變化規(guī)律，通過與等效電流模型相應(yīng)的仿真結(jié)果作對比，驗證了所建立的等效電流模型的合理性和正確性，同時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)的磁阻位移檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測量精度差，本課題基于磁場強度分布規(guī)律提出了一種磁阻位移檢測方案，并對該方案中磁場檢測模塊的設(shè)計進(jìn)行了理論優(yōu)化。通過與常規(guī)的磁阻位移檢測方案對比，從理論和實驗測量上分別驗證了該方案可簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高測量精度。
　　綜上所述，本課題建立的永磁體空間磁場的等效電流模型可為永磁機構(gòu)的磁場研究提供指導(dǎo)，為其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用提供理