有限元模拟ndfeb永磁环脉冲充磁的研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文有限元模拟NdFeB永磁环脉冲充磁的研究摘要本文采用计算机模拟与实验相结合的方法，利用有限元分析软件ANSYS对NdFeB稀土永磁磁环脉冲充磁(包括辐射充磁和六对十二极充磁)过程中的初始电压、磁场分布、铁芯材料选择、线圈匝数及绕法、外层磁轭、磁场的轴向分布等影响因素展开了系统的研究，并结合实验结果进行证实。减小初始电压可降低磁化电流的峰值，增加电容可延长磁化电流的持续时间，因此，减小初始电压和增加电容可以从很大程度上消除涡流的影响，提高电流的有效值。在满足磁体磁化场均匀度的前提下，电压应选择满足饱和磁化场

2、的最小值。对于辐射充磁，最低电压可选在1550V；对于十二极充磁，最低电压在1000V。铁芯工作点应处于饱和区，以保证磁环磁化均匀，同时，为降低能量损耗，外加电压和电流应处于最低点。就所选用的材料来说，硅钢由于电阻率高，受感应电流影响小，内部磁力线扩散速度快，能在较小电压下进入饱和工作区，所以选择硅钢作为铁芯；纯铁由于磁导率较高，导磁性能好，所以选择纯铁作为磁轭，有利于导磁。在辐射充磁过程中，线圈总匝数相同的情况下，应选择层数较多、每层匝数较少的线圈；但应用中从减小所用电压和电流考虑，每层匝数要跟铁芯磁化饱和电压相适应。选择与磁

3、环外径相同尺寸的线圈，这时，产生的电感较小，涡流也较小，磁场能够较容易渗透至铁芯中i有限元模拟NdFeB永磁环脉冲充磁的研究心，将铁芯磁化饱和。在六对十二极充磁过程中，较粗铜线的峰值电流大，能较早进入饱和区，磁力线分布均匀，电压和发热量减小。但粗铜线也增加了实际绕线操作的难度，在实践中，对实验所用的六对十二极线圈，巾lmm铜线为最佳铜线尺寸。磁轭的增加减小了所充磁体磁性能(如表磁)峰值大小，但可以增加峰值宽度，更好的满足电机矩形波的要求。实验中，采用纯铁磁轭，在同样的表磁下，波形宽度是未采用磁轭的1．67倍。磁环应放于夹具的轴向

4、中间部分，有利于发挥铁芯轴向中间部分磁场强度强且均匀的优点。由计算得到，轴向长度为磁环高度的1．2．1．5倍为最佳。本论文采用理论分析方法研究充磁实践过程中的规律，对生产实践磁环的充磁设计具有一定的指导意义。关键词：NdFeB稀土永磁磁环、有限元分析、ANSYS、辐射充磁、六对十二极充磁浙江工业大学硕士学位论文STUDYOFIⅣ田ULSEMAGNETIZINGNDFEBPERMANENTRINGMAGNETSBYFINⅡEELEMENT心逼AⅨSISABSTRACTTheimpulsemagnetizationforNdFeBp

5、ermanentringmagnetsincludingradialhomopolarandtwelve-polemagnetizationisstudiedinthispaperusingfinite-elementanalytic跚帕wa托ANSYScombiningtheexperiment．Thefactorsa∞systematicallydiscussedcontainingtheinitialvoltage，thedistributionofmagnetizingfield,theCOlematerial，thea

6、mberofcoil，thetwistwayandyokebasedOnthefinite-elemelltanalysisandtheexperimentalresults．Theresultsshowthatthedecreaseofinitialvoltagec蛆reducetheteakmagnetizingCulTeilt,andattlaesametime，theincreasingcapacitanceCallalsoprolongcontinuoustimeofmagnetizingcul'rent．Theref

7、ore，theadverseeffectofeddycurrentc锄begreatlyreducedthroughdecreasingtheinitialvoltageandincreasingthecapacitance．0n1heconditionsthatthesaturationmagneticfieldintensityishomogeneous,initialvoltageshouldbeselectedamillimumvalue．Forexample，itisproperthattheinitialvoltag

8、eisselectedtobe1550vforradiallaomopolarmagnetizationand1000vforthetwelve-polemagnctizaliola．ThecoreshouldworkintheS雠mr"dtiona脱toens