Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场分析与优化设计

采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。气隙磁场波形与二维有限元法计算波形较吻合。与径向充磁相比,Halbach阵列充磁方式所得转矩更大,且更接近正弦。运用 Matlab 优化工具箱中的遗传算法对 Halbach 阵列同心式磁力齿轮某些参数进行优化,试验结果表明计算值与测量值较为一致,证明了所提方法的正确性和有效性。     

一种Halbach磁体结构同心磁力齿轮传动装置的设计和实现

提出了一种使用Halbach磁体结构产生磁场,并对磁场进行调制的同心磁力齿轮传动装置。该传动装置由机壳、安装在机壳内腔的悬臂式的外转子和内转子组成。内、外转子永磁体之间有调磁环。调磁环由铁心块组成,并固定在机壳的端板上。磁体结构采用Halbach阵列,得到的气隙磁密接近正弦分布。对样机测试后表明,该装置取得了较好的正弦磁场分布、稳定的转速比值和较高的传动效率。     

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场全局解析法分析

针对Halbach阵列同心式磁力齿轮这种内外转子非接触传递的传动装置,运用全局解析法对磁力齿轮内外两层气隙磁场进行分析计算.求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,各子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系.得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,并用计算了内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性.     

一种Halbach磁体结构同心磁力齿轮传动装置的设计和实现

提出了一种使用Halbach磁体结构产生磁场,并对磁场进行调制的同心磁力齿轮传动装置。该传动装置由机壳、安装在机壳内腔的悬臂式的外转子和内转予组成。内、外转子永磁体之间有调磁环。调磁环由铁心块组成,并固定在机壳的端板上。磁体结构采用Halbach阵列,得到的气隙磁密接近正弦分布。对样机测试后表明,该装置取得了较好的正弦磁场分布、稳定的转速比值和较高的传动效率。     

磁场调制式同心齿轮的结构优化和参数分析

首先简要介绍了磁场调制式同心齿轮的原理,在此基础上提出一种外转子改进型磁力齿轮拓扑结构,对其外转子磁力线和气隙磁密进行分析。用电磁分析软件建立磁力齿轮的有限元计算模型,改变调磁环铁心宽度及外转子永磁体的宽度和高度等参数,分别计算最大静态转矩,得到其与结构参数的关系。静态转矩随结构参数均呈先增大后减小的变化,表明选择合理的结构参数才能优化器件的性能,为磁力齿轮的设计提供了有益参考。     

同心式磁力齿轮磁场及转矩全局解析法分析

准确计算磁力齿轮电磁转矩是设计、分析磁力齿轮的关键,采用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。计算了内外两层气隙磁场和内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性。     

Halbach阵列磁力变速永磁无刷电机解析计算与设计

精确计算气隙磁场是分析与设计复合电机的关键,该文运用二维解析法计算Halbach阵列磁力变速永磁无刷电机气隙磁场。根据磁力变速永磁无刷电机的结构特点,分别建立磁力齿轮和永磁无刷电机两部件解析模型;求解场域主要有内中外三层气隙、内外双转子永磁体区域和内外双定子槽区域,每个子区域的求解方程通过边界连续条件建立联系。计算得到各子区域的矢量磁位磁通解析式,计算电机磁场、齿槽转矩、反电动势和电磁转矩;制作样机并搭建控制系统试验平台,进行空载和负载试验测试。解析计算波形和试验样机测试波形对比,结果一致,证明了该方法的正确性和有效性。     

基于双曲余切变换的Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析模型

精确计算气隙磁场是设计和分析永磁电机的关键。Halbach阵列永磁电机具有良好的转矩输出特性。转子偏心会对永磁电机产生不良影响,准确获得其偏心气隙磁场分布具有重要意义。采用双曲余切变换解析计算Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场。该文建立了Halbach阵列定子开槽、转子偏心永磁电机二维模型。将同心解析模型分为三类子区域,利用各区域边界条件求解拉普拉斯方程和泊松方程,通过矢量磁位求得同心气隙磁场,利用相对磁导函数对其进行修正,从而获得偏心空载气隙磁场,对其进行研究,并利用回归评价指标进行评估。不同偏心率下气隙磁通密度、不平衡磁拉力、齿槽转矩的解析结果同有限元结果吻合,验证了该文解析模型的有效性和正确性。     

高转矩密度偏心式谐波磁力齿轮原理与仿真设计

与同轴式磁力齿轮相比,偏心式谐波磁力齿轮更适用于大传动比领域.在传统磁力齿轮的基础上,外永磁体采用切向充磁且嵌入式安装在定子侧,内永磁体采用60°Halbach阵列.建立有限元分析模型,分析比较了两种磁力齿轮的磁场分布,在静态模型下分析了两种磁力齿轮的磁力线分布,对其气隙磁密、谐波与转矩分别进行对比分析.仿真结果表明,较传统的磁力齿轮结构,改进后的偏心式谐波磁力齿轮具有谐波含量小、转矩大、效率高等优点.     

Halbach型磁力联轴器传动转矩的特性分析

阐述了磁力联轴器传动的基本原理,介绍了磁力联轴器的Halbach阵列磁体形成的磁场特点.利用ANSYS软件对24极式磁力联轴器的传动转矩进行数值计算,分析传统磁体排列和Halbach阵列两种排列方式在不同转角差、磁极数、永磁体厚度和轭铁厚度时所传递的转矩.结果表明,Halbach阵列所传递的转矩较传统排列有明显的提高,...     

磁性材料控制与生物医学应用研究进展

磁性材料是一种重要的刺激响应材料,可通过外部磁场穿透组织和器官实现无线远程控制,具有生物兼容性高、磁场控 制简单和调控速度快等特点,广泛应用于医疗机器人、人造器官、生物化学合成和药物递送等生物医学领域。 复杂的工作场景 和多功能需求对磁性材料的精确控制提出了更高的要求,从基于磁力的简单平面驱动,到基于磁力和磁力矩的复杂空间驱动; 从基于材料本身运动变形进行功能实现到作为多功能柔性电子器件载体实现更复杂的环境检测等。 本文介绍了几种常用磁性 材料的磁学特性、磁场控制平台和磁极编程技术,并展示了磁性液体、磁性块体和磁性薄膜 3 种不同形态磁性材料在生物医学 领域的应用进展和面临的诸多挑战,最后对未来的发展趋势进行了展望。     

磁记录介质的表面形貌和磁结构的观测

使用磁力显微镜和偏光显微镜观测了硬磁盘，磁光盘，录像带，录音带和磁卡的表面形貌和磁结构，揭示了磁记录介质的信息存储状态，对于不同的记录模式，介质的磁结构截然不同，并且表面平整度也有差别，记录密度越高，介质表面越平整。     

磁疗用方片磁源空间磁场定量分析

磁疗是利用磁场对人体患病部位或有关穴位进行作用,从而达到治病或保健目的的一种物理疗法.近年来随着非药物疗法的兴起,磁疗也越来越引起人们的关注.由于磁疗常用各种永磁磁源空间磁场分布比较复杂,因此磁场的作用剂量问题一直困扰着有关研究人员.本文采用有限元数值计算建立了方片磁源空间磁场的计算方法,得出方片磁源空间磁场的矢量磁位、磁感强度、磁场能量密度量值、磁感强度等值线和磁力线,为方片磁源的使用提供了多参数的量值依据,对磁疗的定量应用有重要的指导意义.     

A novel method applicable to large-scale active magnetic shielding system which effectively compensates gradient magnetic fields originated from the surrounding buildings

We propose the novel magnetic compensation method which is suitable to compensate gradient magnetic fields. The method is to be applied to a conventional large-scale, tri-axial active magnetic shielding system such as a spacecraft magnetic testing facility. The essences of this method are the adoption of compensation coils which have degrees of freedom in their coil orientations, and their installation position, which is chosen to have certain distances from the center of the shielding area. The method works with at least four compensation coils. In this research, we actually demonstrated the method with a scaled-down experiment. Disturbance magnetic field (B) at the target zone was suppressed from 21.33 nT to −1.54 nT and magnetic field uniformity (ΔB) within the test zone was improved from 2.3 nT to 0.015 nT. In terms of magnetic field gradient, improvement from over 4 nT/m to below 0.5 nT/m was achieved.     

脉冲强磁场及其发展动态

叙述了国内外脉冲强磁场技术的发展状况 ,并给出了脉冲强磁场的几种产生方法、发展水平和目前在磁场设备中亟待解决的问题 ,最后对未来强磁场的发展进行了展望。     

一种适用于大体积弱磁材料磁导率测量的方法

磁导率表征着磁性材料基本的电磁物理特性,是磁性材料的重要参数之一。对于高磁导率（相对磁导率μr>100）材料,测量其磁导率的方法比较成熟,多采用加工成闭合环行铁芯,在其上缠绕线圈、施加激励电流,进而测量感应电压并再换算的方法确定。而对弱磁材料（相对磁导率μr在1附近）磁导率的测量,则需要设计特殊的磁化装置,对其特定形状的样品进行测量。本文针对已有弱磁材料磁导率测量方法因需要取样,会改变被测弱磁材料磁特性的问题,提出了一种无需机械加工弱磁材料样品、不会造成被测弱磁材料磁特性改变、适用于大体积弱磁材料磁导率测量的新方法。以有限元仿真分析计算,确定了该测量方法的适用范围及可能的主要误差来源,验证了它的合理可行性。     

一种新型直流电机

法接第单极电机具有电压低的特点，现有的直流电机在本质上属交流电机，只是经过换向器整流成为直流电，所以具有转速低，功率小，维护费用高的缺点。本文介绍的新型电机既没有整流子又与原始单极电机有着本质区别，使其既具有单极电机的优点，又克服了单极电机的电压低等缺陷。     

磁导仪极靴形状对软磁材料性能测量结果的影响

自动控制仪器与软磁材料性能之间存在着密切的关系,这就使得软磁测量的重要性日渐突出,特别是在智能化日益发展的今天。对于不被认为是传统意义上的软磁材料的铁素体不锈钢材料,情况尤其如此。实验表明,为减小测量误差,应尽量选择与样品接触面尽可能大的极靴。因为无论是在弱场、中场还是强场下,极靴形状对样品测量结果的影响都是不可忽视的,特别是当极靴形状与样品的接触面很小的情况下。对于?max所在的磁场值H(?max),即使使用同一幅极靴进行测量,在不同的磁场下,测量值间也存在较大的差异。但极靴形状对材料最大磁通密度,也就是最大磁极化强度的影响不大。这些结果对磁路设计也很有借鉴意义。     

轴向电磁轴承多自由度承载力理论与实验研究

为了实现磁悬浮轴承系统的微型化,对轴向电磁轴承的多自由度承载力进行理论与实验研究。基于轴向磁轴承气隙磁通空间分布,利用分割磁场法建立磁路模型,由虚位移法得到轴向和径向承载力的数学表达式。借助有限元仿真软件,得到轴向磁轴承气隙磁感应强度与磁场空间分布。在搭建的磁轴承三维力学测量平台上,实验测量了轴向磁轴承的轴向与径向承载力,分析总结了多自由度承载力随电流、轴向位移和径向位移的变化规律,结合理论与仿真结果,分析了结构参数变化导致气隙磁场分布变化,进而改变轴向与径向承载力的物理机理,为轴向磁轴承实现多自由度悬浮研究提供了参考依据。     

不对称并联磁路磁心参数计算

对于几何形状和尺寸对称的EI、EE等配对磁心,国际电工委员会在IEC 60205标准"磁性零件有效参数计算"中,推荐了一整套成熟的计算公式.但是,当EE、EI、ET等磁心中心柱偏离中心位置时,并联的两分支磁路便不完全相同;而且当罐形、EP、RM型磁心穿过中心孔绕线测量时,其磁路则由两个以上不同的分支磁路并联组成.采用IEC推荐的仅适用于等效单回路的公式无法计算此类非对称磁心参数.本文推荐了一套能解决不对称并联磁路磁心参数计算的公式.文中用IEC 60205公式计算了对称磁心的有效参数,同时又用本文推荐的公式进行了计算,两种计算公式的结果基本相同.也就是说,作为通式,本文公式也适用于特例,但它却轻松解决了不对称和多回路并联磁路磁心参数计算的难题.