文档介绍：永磁体充磁磁场分布的控制方法,史文祥,刘英,唐孙王晓明(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001)WANGXiao-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装置的运行性能。文章以永磁体内充磁方式为例,研究获取下,对图2所示的轴向截预期磁场分布波形的方法,阐述分析原理,对充磁装置设计改面二维进行分析,可展示磁场的分布图,也避免了进行运变的影响进行讨论,研究结果可用于充磁装置的改进和优化6设计。算量巨大的三维分析。分析中以直流面电流加载。关键词:充磁;磁场分布;有限元分析+中图分类号::A文章编号:1004-7018(2004)03-0003-04Abstract:(),当交界面Keywords:izing,icfielddistribution,finiteele210上无电流时由磁场折射定理mentanalysisμμαtan11r11引言()=1=μμαtan22r2在以永磁电机等为代表的永磁装置用量不断增长以及αα式中:、分别为在第一和第二媒质中磁感应强度线和1,312永磁体应用领域不断拓展的背景之下,永磁体充磁过μμμμ交界面法线的交角,、、、分别为它们的磁导率和121r2r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,已相对磁导率。因为NdFeB永磁材料和空气的磁导率4,9成为永磁体部件设计及其改进的主要技术内容。以往设接近真空中的磁导率,远小于充磁头铁心磁导率,根据式计中经验举足轻重,且要靠反复试验改进才能得到较理想()1,在铁心非饱和情况下,无论磁感应强度线在铁心中的充磁装置。其中伴随着相当程度的盲目性,而且可能难与交界面的法线成什么角度,在紧靠交界面的空气或永8达预期目的。磁体中,磁感应强度线与交界面都是基本垂直的。充磁研究中,对充磁场进行深入分析和评价的文献()4径向磁密和径向磁化强度对均匀的各向同性永并不多见。本文以永磁体内充磁装置为对象,借助广泛久磁体,磁密B与磁场强度H4,9采用的有限元法,研究充磁磁场分布与充磁头、线圈和磁化强度M的关系为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。μ)永(B=M+H20磁()2分析对象、方法和基本原理1充磁装置的基本结构μ()式中:为真空磁导率。式2表明,B可被看作是磁性0体[11]用作研究的某牌号各向同性粘结NdFeB,其特性如图充材料的磁化强度与真空磁化强度之和。磁1所示。永磁体瓦片粘于机壳内,用内充磁头进行充磁,在图2的永磁电机应用中,气隙磁场分布将决定其运磁场行性能,因而取永磁体内表面圆周径向磁密作为研究对分象布的控θθ()B=Bcos+Bsin3θxy制方式中:B为径向磁密,B为磁密X方向分量,B为磁密Yθxy收稿日期:2003-03-05法()(基金项目:国家重大科技装备研制项目科技攻关计划ZZ01-θ方向分量,为B与X轴正向的夹角。θ)20-04-02-02()根据式2,表征永磁体被磁化程度的磁化强度μ()M=B-H4正中间一根外全部偏离交界面的法线方向。这对追求径0同样地,径向磁化强度向气隙磁场分布的永磁电机而言,是不希望出现的状态。θθ()M=Mcos+Msin5θxy式中:M为磁化强度X方向分量,M为磁化强度Y方向xyθ分量,为M与X轴正向的夹角。θ()5B邻域充磁场r永磁体经过外磁场的磁化,饱和后去除外磁场,其磁12化强度并不为零而是达到剩余磁化强度M,根据式r()2,M=B。要计算实际气隙磁场的分布,就要进行与rr磁化计算相反的逆运算,即将原先作为负载的永磁体,依据磁化状况变为激磁源,再进行该永磁体激磁之下的磁场分布计算。这不仅意味着工作量的成倍增加,而且因为获取永磁体磁化状况分布的精度受到网格剖分的限制,而可能使逆运算的精度无法满足要求。根据永磁体磁化的微观过程,永磁体经过可逆位移及不可逆磁化两个阶段之后,进入磁畴磁矩转动阶段,磁化强度由此得以加强,这个区域基本上处于M的邻域,r之后磁化过程才进入饱和阶段。另一方面,根据磁化曲()线,在磁化的趋近饱和阶段,参见式2,随着H的加大,()c永磁体内表面径向充磁磁密分布M分布对B分布的