磁铁材料对加速器电磁铁好场区的影响

计算证明在低场区的电磁铁中,不同的磁铁材料对磁铁工作的好场区范围有很大的影响。为了设计具有较大好场区而又结构紧凑的电磁铁,以电子回旋加速器中的电磁铁设计为例,对DT4铁、A3钢等制成的磁铁,利用POISSON程序模拟计算其各自的磁场分布情况,并进行比较。结果显示:在相同结构下,以磁导率较大的DT4铁作为材料的磁铁其极间好场区半径为38cm,比A3钢磁铁的好场区半径大20cm。由此可得出结论:磁铁材料的磁导率越大,磁铁的磁场分布越均匀,即好场区越大。     

回旋加速器磁场若干参数的有限元分析

以一台小型医用回旋加速器为例,使用ANSYS软件进行磁铁三维分析,讨论了磁铁各参数,包括谷区深度、角度、磁极间隙、线圈形状等对中平面上磁场的影响,总结了变化规律,对回旋加速器磁铁的分析设计有一定指导意义。     

基于ANSYS的回旋加速器主磁铁优化设计

基于ANSYS软件的建模与磁场有限元分析功能,实现了回旋加速器主磁铁的优化设计.给出了由滑相角度估算磁极张角修正量的方法,根据滑相角度计算磁场沿圆周的平均值与等时性场的偏差;为消除此偏差,将磁场沿圆周的分布做硬边界近似,估算出磁极几何尺寸(磁极张角)的修正量.利用ANSYS软件创建和修正磁铁模型,计算磁场;通过束流动力学分析给出设计磁场与等时性磁场的偏差,据此对磁铁进行不断修正,实现磁铁的优化设计计算.为完成上述功能,开发了应用软件CMEF,把ANSYS自动建模计算程序和束流动力学计算程序集成在一起,形成一个完整的回旋加速器主磁铁优化设计软件.     

在线同位素分离器束流光学特性研究

在线同位素分离器系统是用于研究远离β稳定线的短寿命核素的有效工具.本文主要对ISOLDE型(55o)在线分离器的束流光学系统作了详细介绍,通过分析影响磁铁质量分辨本领的因素,指出把单透镜和四极透镜组合在一起使用可达到既提高分辨本领又不损失束流的要求.此外,根据CARR-ISOL的磁铁参数计算了不同影响因素下磁铁质量分辨本领及束斑水平宽度,发现在电源稳定度越高,加速电压越高,离子源归一化发射度越小时,磁铁的质量分辨率越高.     

合肥光源储存环八极磁铁研制

为了研究储存环的横向束流不稳定性，在合肥同步辐射光源上安装了八极磁铁系统．该磁铁是利用三维电磁场模拟软件Opera-3d建模优化设计的，八极磁场梯度最高可以达到1692T·m^-3．在机器研究过程中观察到束流集体不稳定性可以被八极磁场产生的朗道阻尼很好地抑制．通过这种手段，注入流强的阈值得到明显提高，储存流强已由原来的180mA提高到300mA以上。     

靶点位置可调的270°偏转磁铁系统的模拟计算

为满足放射性治疗仪粒子束精确打靶的要求,设计了中、高能医用加速器中采用的由三块90°磁铁组成的270°偏转系统。用三维电磁场粒子程序M AF IA计算了该偏转系统的磁场分布,采用R unge-K u tta法求解了电磁场中的电子运动,模拟计算了电子运动轨迹。计算表明,未加屏蔽时,磁极边缘场的影响使得电子在到达靶点位置时,将相对靶中心产生偏移。然后在最佳屏蔽方案下,中间磁铁附加小线圈,通过对磁场进行微调,跟踪电子运动轨迹。结果表明电子打靶位置偏移与微调线圈电流变化之间呈线性关系。因此,该系统实现了靶点位置的自动调节,满足精确打靶的要求。     

磁约束磁控溅射装置的磁场分析

磁约束原理目前主要应用于热核聚变中,本文介绍了磁约束原理及依据磁约束原理设计的磁控溅射装置,同时利用ANSYS11.0有限元分析软件对磁约束磁控溅射装置的磁场进行模拟计算,计算磁铁数量、厚度及相对磁铁间距对磁场的影响,进而得出靶面磁场强度的分布情况,并将数值模拟数据与实验测得数据做了对比分析.结果表明,实验实测数据与有限元分析数据基本一致,模拟结果为磁约束磁控溅射装置的设计提供了比较准确的数据资料.     

自动测量磁场装置的研制

本文介绍一台自动测量磁场装置,该装置可在长1000mm,宽800mm,高205mm范围内,用线圈或霍尔元件逐点自动测量二极磁铁、四极磁铁、六极磁铁等空间场形分布,测磁分辨率为万分之一,测磁精度好于万分之二。能适应多种磁铁的磁场测量工作需要。     

SMC爪极永磁电动机的设计特点

在简要分析开发软磁铁粉材料（ＳＭＣ）永磁电动机前景的基础上,设计并制造了一台以ＳＭＣ材料为铁心的爪极永磁同步电同,建立了电机的等值磁路图并进行了磁场分析,采用三维有限无数值方法进行了磁场计算,计算结果得到样机试验结果的验证,介绍了ＳＭＣ爪极永磁电动机样机的结构及设计特点。     

加速器磁铁旋转线圈测量法的原理及程序设计

介绍基于Visual C++的慢速旋转长线圈测量法测量加速器多极磁铁的程序设计方法,并结合对美国PEPII低能环四极铁的测量,给出相应的数据处理方法和测量结果.程序编写过程中,还给出了数据采集和图形界面的设计思想.     

SMC爪极永磁电动机的设计特点

在简要分析开发软磁铁粉材料 (SMC)永磁电动机前景的基础上 ,设计并制造了一台以SMC材料为定子铁心的爪极永磁同步电动机 ,建立了电机的等值磁路图并进行了磁场分析 .采用三维有限元数值方法进行了磁场计算 ,计算结果得到样机试验结果的验证 .介绍了SMC爪极永磁电动机样机的结构及设计特点     

带负载异步起动高速永磁同步电动机设计

针对纺织机械设计了一台可带额定负载异步起动的高速永磁同步电动机.利用有限元方法对电机进行了磁场分析,准确计算了空载漏磁系数和计算极弧系数,并与磁路计算相结合得出初步设计方案.着重研究了定子绕组参数、转子槽形、导条材料和永磁体尺寸等对电机起动转矩和牵入同步特性的影响.当所设计电机永磁体轴向长度比电机长度短5 mm时,平均...     

基于Maxwell和Simplorer的2 kW低速永磁发电机设计

针对低风速、风资源欠佳且用电困难的地区,为改善风力发电机的低速发电性能,提高风能利用率,设计了一种应用于2 kW风力发电机组的低转速永磁发电机,利用磁路法对2 kW永磁发电机进行电磁设计,获得发电机的主要尺寸参数,其中定子内径为180 mm,铁心长度为90 mm,永磁体宽度为20 mm,永磁体厚度为4.5 mm。采用ANSYS Maxwell软件进行二维建模并分析其空载和负载情况下的磁场分布,通过ANSYS Maxwell和Simplorer联合对其仿真,对其瞬态特性进行分析。在此基础上研制了低转速永磁风力发电机样机,通过对比发电机转速在256～400 r/min时,样机试验与仿真的功率值和效率值,二者的最大误差为4.47%,低于5%,结果表明该低转速永磁发电机设计可行。     

鼠笼转子磁力联轴器空载气隙磁场有限元分析

为得到鼠笼转子异步磁力联轴器内部磁场的直观分布情况,首先给出了空载磁场理论分析,其次运用ANSYS软件对影响该磁力联轴器气隙磁场的主要因素:磁极数、永磁体厚度、内转子槽数、槽宽和槽深进行了模拟分析.结果表明当磁极对数为14极,永磁体厚度为8mm,槽数为24槽,槽宽为8mm,槽深为18mm,在安装允许的范围内气隙长度为最小时磁力联轴器的气隙磁密最大.鼠笼转子异步磁力联轴器的有限元分析方法为该类联轴器的结构优化设计提供了一种新思路.     

双定子轴向磁场永磁同步风力发电机的设计

研究表明:如果电机的极数足够多,轴向长度与外径的比率足够小的话,轴向磁场电机比传统径向磁场电机的转矩和功率密度大.轴向磁场电机的缺点是电枢铁心制造比较困难.为此本文提出一种新的结构方案,用软磁复合材料形成定子的齿部,再与带冲叠片形成的铁心轭部结合起来形成定子铁心,并且使用集中绕组.然后对这种新型轴向磁场电机进行了电磁设计,并用Ansoft有限元法对电机的磁场进行了仿真.结果表明:通过合理地选择主要尺寸和极数/槽数比,可以获得正弦波的电动势波形和较小的齿槽转矩.     

永磁涡流耦合器传递转矩计算方法研究

永磁涡流耦合器作为一种传动装置,传递转矩的有效计算是评价其传动性能的重要指标.针对一台6磁极对数、额定输入转速1450r/min的永磁涡流耦合器,首先,根据耦合器几何结构,采用有限元方法对磁力线走向进行了仿真分析,获得永磁涡流耦合器的磁路分布,进而通过分析漏磁边界条件得到了泄漏磁阻和有效磁动势;其次,建立导体盘涡流的坐标系,根据趋肤深度和安培环路定律,考虑磁场分布的连续性和对称性,构建了耦合器的磁感应强度方程;然后,根据导体盘涡电流密度和电导率的数学关系,同时考虑三维端部效应,得到了传递转矩的解析结果;最后,建立样机试验平台和三维有限元模型对该方法进行验证.结果表明,在一定的转速差范围内,所提计算方法具有较好的精度,相对误差在6%以内.采用该方法对永磁涡流耦合器的设计优化提出了一些合理化建议.     

一种永磁轴承的设计和磁场分布的解析计算

从永磁体的分子电流观点出发,应用矢量磁位法,对轴向均匀充磁的永磁环,建立用完全椭圆积分表示的永磁环外部空间磁势和磁场分布的解析计算表达式.根据矢量迭加原理,应用该公式可计算1块至多块永磁环并列放置时其外部空间的磁场分布.通过对单块永磁环磁场分布的仿真计算和实验测试数据比较,磁感应强度计算误差不超过8%,验证了计算公式的正确性.     

大面积钢板局部磁化的三维有限元分析

采用三维有限元方法研究了大面积钢板漏磁检测的局部磁化，分析了钢板宽度变化对磁化效果的影响，论证了局部磁化的可行性．研究了励磁装置中永磁体磁厚度、磁极面积以及磁化间隙等变化对局部磁化效果的影响．分析表明，永磁体极面积是影响磁化性能的关键因素，当钢板内局部被磁化饱和时，永磁体厚度和磁化间隙的影响不显著．根据有限元优化结果设计的大面积钢板漏磁检测的励磁装置在实践中得到了应用．     

动磁型同步表面电机的磁场和推力

针对传统定位工作台速度和定位精度低的缺点，提出了一种采用定子铁心和相互垂直分布的两对推力绕组做定子、动子平台，以及附着在其下表面的4个Halbach磁阵做动子的动磁型同步表面电机．采用分离变量法获得了表面电机磁场强度、磁通量密度、磁通量、反电动势和电磁推力的表达式，并分析了磁阵厚度、节距、极数、线圈厚度和空气隙长度等不同设计参数对表面电机推力的影响，得到了在最大推力下表面电机的设计参数．将计算结果与二维有限元结果进行对比，证明了分析方法的正确性和参数计算方法的可靠性，为进行表面电机动力学建模和仿真，以及伺服控制系统的开发和设计提供了研究基础．