基于ANSYS對能量天平磁體系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、眾所周知，計量基本單位是科研發(fā)展的基石，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對計量基本單位的要求也日益提高。目前在七個國際單位基準(zhǔn)中只有質(zhì)量基準(zhǔn)仍使用實物基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)，質(zhì)量基準(zhǔn)量子化的研究迫在眉睫。在此情況下中國計量科學(xué)研究院張鐘華院士提出了“能量天平”（Joule Balance）方案，利用天平將砝碼的重力勢能與載流線圈在磁場中的勢能聯(lián)系起來。測量載流線圈在磁場中的勢能變化是通過對互感的精確測量實現(xiàn)的，因此互感的精確測量對于能量天平實驗尤為重要，而磁

2、場形狀是影響互感測量精確性的重要因素。能量天平實驗中可動線圈運動方向是豎直方向，因此固定磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場在可動線圈運動范圍內(nèi)應(yīng)在豎直方向上保持勻強(qiáng)，并且在水平方向上保證均勻衰減。
　　本文首先分析了目前磁體系統(tǒng)的設(shè)計思想，使用有限元軟件對固定磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場進(jìn)行仿真，并研究了適用于當(dāng)前能量天平磁體系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案，對磁體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，使其產(chǎn)生的磁場形狀滿足能量天平實驗的要求。
　　針對通電線圈內(nèi)部受到自身安