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《永磁体充磁磁场分布的控制方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、王晓明,史文祥,刘英,唐宇(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001)MethodsforChangingDistributionofMagnetizingFieldofPermanentMagnetWANGXiao-ming,SHIWen-xiang,LIUYing,TANGYu(HaerbinInstituteofTechnology,Haerbin150001)摘要:由充磁所决定的磁场参数和分布直接影响永磁装置的运行性能。文章以永磁体内充磁方式为例,研究获取预期磁场分布波形的方法,阐述分析原理,对充磁装置设计
2、改变的影响进行讨论,研究结果可用于充磁装置的改进和优化设计。关键词:充磁;磁场分布;有限元分析图2是两极内充磁装置的基本模型。(2)截面二维有限元分析在不考虑端部效应的情况下,对图2所示的轴向截面二维进行分析,可展示磁场的分布图,也避免了进行运算量巨大的三维分析6。分析中以直流面电流加载。中图分类号:TM301.4+4文献标识码:A文章编号:1004-7018(2004)03-0003-04Abstract:Themagneticparametersandthefielddistributionde2termine
3、dbythemagnetizingfixturecaninfluenceobviouslyontheperformanceofthepermanentmagnetdevice.Themethodisstudiedforgettingtherespectedmagneticfielddistributionbytheinnermag2netizingfixture.Theprincipleofanalysisarerepresented.Theinflu2encesofthemagnetizingfixturedes
4、ignsarediscussed.Theresultsofstudycanbeusedfortheoptimizingdesignofmagnetizingfixtures.Keywords:magnetizing,magneticfielddistribution,finiteele2mentanalysis1引言在以永磁电机等为代表的永磁装置用量不断增长以及永磁体应用领域不断拓展的背景之下1～3,永磁体充磁过程中相关技术问题研究的重要性和迫切性日益突出。通过充磁使之发挥最大效能和满足装置的整体性能要求,已成为永
5、磁体部件设计及其改进的主要技术内容4。～9以往设计中经验举足轻重,且要靠反复试验改进才能得到较理想的充磁装置。其中伴随着相当程度的盲目性,而且可能难达预期目的8。充磁研究中,对充磁场进行深入分析和评价的文献并不多见。本文以永磁体内充磁装置为对象,借助广泛采用的有限元法4～9,研究充磁磁场分布与充磁头、线圈结构尺寸及充磁电流等参数的关系,寻求控制充磁磁场分布的方法。对与磁化过程相关的参数进行分析讨论。2分析对象、方法和基本原理(1)充磁装置的基本结构用作研究的某牌号各向同性粘结NdFeB,其特性如图1所示。永磁体瓦片
6、粘于机壳内,用内充磁头进行充磁,(3)磁场边界条件根据两种媒质交界面上的磁场边界条件,当交界面上无电流时由磁场折射定理10tanα1μ1=μ1r=(1)tanα2μ2μ2r式中:α1、α2分别为在第一和第二媒质中磁感应强度线和交界面法线的交角,μ1、μ2、μ1r、μ2r分别为它们的磁导率和相对磁导率。因为NdFeB永磁材料和空气的磁导率接近真空中的磁导率,远小于充磁头铁心磁导率,根据式(1),在铁心非饱和情况下,无论磁感应强度线在铁心中与交界面的法线成什么角度,在紧靠交界面的空气或永磁体中,磁感应强度线与交界面都是
7、基本垂直的。(4)径向磁密和径向磁化强度对均匀的各向同性永久磁体,磁密B与磁场强度H和磁化强度M的关系为B=M+μ0H(2)永磁体充磁磁场分布的控制方法式中:μ0为真空磁导率。式(2)表明,B可被看作是磁性材料的磁化强度与真空磁化强度之和[1。1]在图2的永磁电机应用中,气隙磁场分布将决定其运行性能,因而取永磁体内表面圆周径向磁密作为研究对象Bθ=Bxcosθ+Bysinθ(3)式中:Bθ为径向磁密,Bx为磁密X方向分量,By为磁密Y方向分量,θ为Bθ与X轴正向的夹角。根据式(2),表征永磁体被磁化程度的磁化强度收
8、稿日期:2003-03-05基金项目:国家重大科技装备研制项目(科技攻关)计划(ZZ01-20-04-02-02)M=B-μ0H同样地,径向磁化强度(4)正中间一根外全部偏离交界面的法线方向。这对追求径向气隙磁场分布的永磁电机而言,是不希望出现的状态。Mxcosθ+Mysinθ(5)Mθ=式中:Mx为磁化强度X方向分量,My为磁化强度Y方向分量,θ为Mθ与X
