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矩形永磁体三维空间力场分布研究

李润石  
【摘要】: 随着永磁悬浮列车系统的发展,掌握和认识相互作用的矩形永磁体之间的力和力偶规律显得越来越重要。本文围绕矩形永磁体的空间力场分布问题,进行了系列理论研究、基础实验研究及数值模拟研究。 理论研究方面,针对矩形永磁体的静磁问题,选择解析方法推导磁体空间磁场表达式。基于磁场磁荷观点和磁偶极子理论,建立两组任意多个磁偶极子之间相互作用的理论模型,对磁体空间三维力场进行详尽的数学推导。利用数值仿真计算的方法,得到磁偶极子模型中力和力偶的变化规律,仔细分析可以得到力和力偶的性质,并且分析了参数b对于数值模型的影响,以及b的取值范围。 分析两块相斥的矩形永磁体作用力的实验,得到了永磁体受到的力和力偶的变化规律和性质。与理论分析进行比较,从定性和定量两个方面进行比对。 对理论模型进行修订,加入修正参数和修正函数,利用实验标定的方法求得了修正参数和修正函数,进一步重新改写了理论公式。 本文推导出的矩形永磁体空间力场解析式可准确表达任意尺寸,任意位置两块相斥的矩形永磁体相互作用时三维力场分布形态,与大量实验数据结合,为复杂形状永磁体或永磁机构的磁场研究提供方法借鉴及基础性实验数据;为永磁体的实际工程应用和磁轨磁场的控制提供理论依据。


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