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《同轴环形磁铁磁作用力计算的等效磁荷法》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、.Vol14,No3沈阳黄金学院学报总第43期.o43Sept1995JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFGOLDTECHN0LO(;YSUMN同轴环形磁铁磁作用力计算的等效磁荷法修世超谭庆昌孟慧琴(机电系)(吉林士业大学),摘要以电磁学中的假想磁荷理论为基础建立了内外同轴的两环形永,,久磁铁相互作用力的力学模型并在此基础上推证出了两环形磁铁磁作用,,力的数学模型从而在不做任何假设及简化的条件下建立了内外同轴的两环形磁体承载力的计算公式.应用该计算公式能够使两环形磁体相互作用的各机械量具有很高的计算精度.该公式的推证建立方法对分析和建立
2、其它形式的磁体相互作用力的计算公式具有普遍意义.因此,计算磁休磁作用力的等效磁荷法是研究永久磁体承载力的一个新的有效途径.关;等效磁荷,承载力镇词环形磁铁中图分类号TB972,如、、永久磁铁目前在工程技术中的开发和应用已越来越广磁性轴承磁性吸力装置磁性传动器、磁性打捞器以及磁浮导轨等.这些磁性装置均以永久磁铁产生的磁场力进行工作.,,而对永久磁铁之间磁场力的计算往往都是在大量的假设前提下忽略了曲率效应简化磁化,,,方向利用标量磁位和磁能理论建立的近似公式进行分析和计算其结果计算误差往往很大,.,不适合工程应用特别是对小尺寸的磁力装置更为明显而且公式也相当繁
3、杂本文以轴向,,不、磁化的内外环形磁铁为例根据等铲荷理论做任何假设和简化推证建立磁作用力的数学表达式.1磁作用力数学模型,.,正负磁荷分布在磁环端面上见图1在轴向磁化是指磁化强度矢量M与磁环轴线平行端面上内外环磁极对置,磁场方向相反,内外环沿径向相互呈排斥作用.两磁环的作用力应是内环端面1,2同外环端面3,4两两相互作用力的叠加.下面以内环端面2与外环端面3为.,,例来建立内外环点磁荷作用力的数学模型参见图2推证过程一律采用MKSA有理单位:,.;;;制力的单位N长度单位m剩余磁感应强度T磁场强度单位A/m真空磁导率脚单:..1994一10一29收到第一作
4、者男36岁,讲师360沈阳黄金学院学报1995年.,H/m或(N/AZ)位外磁环气隙国---刃.卜-丽内磁环曰厂门r’]夸同尸-~,曰a()径向磁化(l))轴向磁化圈1径向磁化和轴向磁化的同轴环形磁铁.Flg1Co.xis口I.g.etdng.初thr目肠I“daxl目m雌netizati姐图2内外磁环端面点磁荷的作用关系:各符号含义如下·rreFlg2决Plctl叱to歇ting姐.昭nete加gi皿CeBrZ,;l。d~端面2上任一点的极坐标。欣耐utslde卿net哪r:,月3;一端面上任一点的极坐标;~内环相对外环沿径向外载荷方向的位移,y;广一径
5、向外载荷假定与方向一致x。;一内环相对外环的轴向位移;H一内外磁环的轴向高度:,:;RR一内环内外半径3,;R凡一外环内外半径;~磁环端面的磁荷面密度.;一内外环端面尸Q两点间的距离r;r在犷平面上投影;一,两一真空磁导率B.~永磁环剩余磁感应强度内环端面2上任一点尸处的磁荷量为:z·a.rz叮=drdd,3根据电磁学理论[l]尸点处的点磁荷在外环端面上任一点Q处产生的磁场强度为1吸41沙·a·:一。衬尸ddr丈1.-二ro..r~~兀r’4—兀内r’4—丙Q点处的磁荷量为3ar:··r3q=d夕—dQ点处的点磁荷所受到的磁场力d了一刃.q:一刃·口dar
6、a胡dradrz尹.r:r34兀巧r2月司.确r山工_出Jro一—r:14卷3期修世超子同轴环形磁铁磁作用力计算的干效磁荷法361··.··r:r:dad夕r:rs尹dd则d梦~兀r34丙「‘〕根据静磁学理论公式..·。;~了石~脚丽石若一两(刃+丽);式中了一磁极化强度矢量石一.磁环端面法线方向的单位矢量由3〕退磁曲线(图3)[r.可知。,B~r当H~时B所以若r~两后,因此综合上面公式可得出由于磁化方向与磁环端面法线重合少r一两M一B因此,d户可表示成,Zr:·r:·a··r:·r3Bdd月ddd户4兀r3两~r:·r,·a..r:一r。dd月dd’C
7、乙(l)一一才-一一一rZ一B其中C~脚丽,C是与永磁材式(l)即为轴向磁化环形磁体点磁荷作用力的数学模型料的磁性参数有关的.,,2系数本文称为磁性系数单位是N/m2内外环形磁铁承载力的数学表达式,、将(l)式向y方向投影可得到尸Q两点处点磁荷沿径向外载荷方向的作用力·。a:dF=,r’2)竺型裂鲤业j(式中升y坐标方向的单位矢量由图2可知~一。一一2。不户子户‘+二)一子所以.碑rtn].冲jr。八..e.o.一]一介j一j一x..e4tos;j由于几.3介。.COSa]一r夕一。二.j~e;子···一二3。os夕r:。os。一尸所以井少一根据几何关系有
8、,:,:一:+_人)式,,2与将上述关系式代人(2并对整个端面积分
