永磁装置中磁场力的计算

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1、万方数据永磁装置中磁场力的计算王瑜(山西金山磁材有限公司山西太原030024)摘要：提供力学服务是永磁装王重要的用连之一，因而磁场力的计算是磁力机械设计、应用的重要内容．磁场力的计算有公式法和数值算法，本文结合两个具体实例对这两种算法进行了介绍，给出了计算结果，井与实测值进行比较．结果表明公式算法简单、方便，但计算误差较大；数值算法虽计算复杂，但精确、可靠．同时，文中对实例中的有限元数值算法提供了潭程序，可供参考。关键词：永磁装置；磁力计算；公式算法；数值算法中图分类号：TMl53+．3文献标识码：B文章编号：l001．3830(2007)05—0049-04Calculati

2、onofMagneticForceofPermanentMagnetDevicesⅥ‘ANGYhShanxiJinshanMagneticMaterialCo,Ltd,ratyuan030024,ChinaAbstract：Providingmeohenicserviceis∞eoftheimportantusesforthepermanentmagnetdevices．thusthecomputationmagneticfieldstrcllgthis∞importanttaskforthedesignandapplicationofmagneticforeemachine．

3、Therearetwomethodsforthemagneticfieldstrengthcomputation，ie．formulamdflodandmumericalalgorithm．ThisarticleunifiestwoconoreteexamplestocarryOlltheiniroductiontothesetwoalgorithms，givesthecomputingresults，andeompariesthecomputingresultswiththemeasuredvaluesTheresultindicatesthattheformulaalgor

4、ithmissimple，convenient,buttheerrorisbig；althoughthenumerealalgorithmiscomplexforcalculating，itsresultisprecise，reliable．Atthesa／netime．thearticlehasprovidedalltheFESOllreeprogramtotheexamplethatmaysupplyreferencetothenⅪdm．Keywords：permanentmagnetdevice；calculationofmagne“cforce；formulametho

5、d；numericalalgorithm1引言以永磁材料为核心的永磁装置或用来产生磁场，或用来提供力学服务，所以磁场力的计算是永磁装置设计和使用中的一项重要内容。尤其是在磁选、吸合工具等行业常常要进行以永磁材料为磁场源的磁场力的计算，而这方面的相关资料较少。这主要是由于实用化的永磁材料尤其是第三代永磁材料钕铁硼出现相对较晚，基于传统电磁理论的磁场力计算主要针对的是电磁力，即电磁铁磁场力的计算。同时用传统电磁理论进行磁场力计算时，如要保证精度则计算相当复杂或根本无法计算，如使用简化公式计算精度又不高。实用价值有限；新发展起来的数值算法精度高，但掌握数值分析的人员收稿日期：2006

6、-07．10修回日期：2007-03，31作者通信：E-mail：wy@kingnaagnet．en罐性材料反器件20er年lo月对永磁行业又比较陌生，而永磁磁路设计人员大多又不熟悉数值计算，故涉及永磁装置磁场力计算的资料较少。经常有客户或相关行业的人员迫切需要这方面的知识，许多磁性材料网站论坛上也经常涉及这方面的问题，故笔者根据自己的一些经验及了解掌握的一些情况，对这方面内容作一较洋细的介绍。2磁场力的公式算法2．1磁场力计算公式的推导我们知道，载流导体和导磁材料在磁场中会受到力的作用，我们把这种力的作用称为磁场力。经典电磁理论认为，导磁材料在磁场中所受的力可归结为分子电流所

7、受的力【l】。导磁材料在磁场中被磁化后，内部存在磁化电流，材料表面存在表面磁化电流，其磁化电流体密万方数据度和表面磁化电流面密度分别为最、最：尻=V×肘(1)最=一坩×矗，(2)式中M为介质磁化强度，H为表面法向矢量。则磁场对导磁材料的作用力为：，=舭x口d矿+甜最×Bds：=埘(V×^f)×BdV+酒(一xM)×Bds(3)式中B为磁感应强度。对于各向同性介质有：，=『J』(Vx椰×Bdv(4)又M2专云}抚胁为真空磁导率，“为磁介质相对磁导率，经矢量运算可得扛特妒2dv(5)由矢量梯度积