基于等效磁網(wǎng)絡(luò)法改進Halbach陣列的研究.pdf

1、理想磁化的單對極圓柱型Halbach陣列可以在其空腔內(nèi)部產(chǎn)生完美的單側(cè)均勻磁場,其磁感應(yīng)強度只受到陣列內(nèi)外徑比例的影響。這種特殊的永磁結(jié)構(gòu)無需鐵軛支撐,外部漏磁小,提高了永磁材料的利用率,降低了儀器的體積和重量,具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　 受到工藝和永磁材料特性的限制,實際應(yīng)用中的Halbach陣列多是由一定數(shù)量的永磁單位磁體組合而成。通過對比理想與實際離散的單對極Halbach陣列的二維解析解,得到在相關(guān)幾何參數(shù)和磁性材料性能

2、不變的情況下,用離散的磁化方向以近似連續(xù)的磁化方向足造成陣列內(nèi)部磁場磁感應(yīng)強度分布出現(xiàn)不均勻的主要原因。
　　 為了進一步討論各參數(shù)對于磁場均勻度的影響,尋找對應(yīng)的優(yōu)化策略,本文采用了一種場路結(jié)合的建模方法——等效磁網(wǎng)絡(luò)法對單對極Halbach陣列進行仿真分析。利用該方法獲得的X軸上磁感應(yīng)強度分布和變化規(guī)律與二維場解結(jié)論是對應(yīng)的,并由此提出了一種在單位磁體數(shù)黽不變的前提下,使其磁化方向更加接近于理想線性的組合形式。這種改進的磁化

3、方式可以用一種徑向分層的陣列結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。對比基于扇形單位磁體的單對極Halbach陣列,優(yōu)化后陣列的磁網(wǎng)絡(luò)法仿真結(jié)果和二維場解結(jié)論均驗證了采用新月形單位磁體能夠有效地提高陣列內(nèi)部磁場的均勻度。
　　 新月形Halbach陣列的二維場解中關(guān)于原點處磁感應(yīng)強度矢量和一次諧波幅值與磁體形狀的關(guān)系可以通過有限元法仿真得到驗證,其結(jié)論充分證明了α角對于磁場性能影響的兩面性,即一次諧波抑制程度的提高會伴隨著原點處磁感應(yīng)強度一定程度的下降。而