简论永磁浅析永磁体磁场分布规律

论文导读：导率k是物质磁性参数之一，各种物质的磁性不同，按磁化率x的大小，可以把物质分为三大类：x0的物质称为顺磁性物质；x？垌0的物质称为铁磁性物质。三、永磁体空间磁场测试研究永磁磁源的空间磁场分布规律，为磁源使用和定标提供依据。进行磁源空间磁场分析，可以确定磁源定标依据的部位，准确地进行磁源量值计算。软铁的数
【摘要】随着永磁材料的广泛应用，对永磁体周围空间场的系统认来越重要。本文围绕永磁体的空间磁场分布问题，进行了理论研究及数值模拟研究。实验研究方面，研究永磁磁源的空间磁场分布规律，为磁源使用和定标摘自：毕业论文的格式www.7ctime.com
提供依据。进行磁源空间磁场分析，可以准确地进行磁源量值计算。软铁的数量和长度均不变，磁铁的排列组合形状不变，增加磁铁的数量，观察磁场的变化，探索其中的规律。研究表明，同种类型的组合，即使增加磁铁的块数，产生的磁场变化不明显；若将两条相同组合的模型连接在一起（相同极性面连在一起）或并在一起，产生的磁场会强很多，若把极性相反的面连接在一起，产生的磁场很弱，几乎没有。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。
【关键词】无损检测；磁场分布；永磁体
1007-4309（2013）04-0168-2.5

一、本课题的研究意义

永磁材料是一种重要的基础功能材料，它的应用遍及几乎所有生产部门、生活领域、科技和军事领域。永磁材料的基本功能是提供稳定持久的磁通量，不需要消耗电能，是节约能源的重要手段之一。同时永磁材料使器械和设备结构简单，制造成本和维修保养成本降低。因此，永磁材料的应用面越来越广，应用量越来越大。应用永磁体技术首先必须清楚所用磁体的磁场分布。这也是从事磁工技术的广大科技工作者一直关注的问题。许多工程技术人员对其磁场分布不是很清楚，以至于很难正确设计所需磁路。
永磁体磁场研究现状：永磁材料作为当今各行各业非常重要的功能材料之一，已广泛应用于计算机、扬声器、家用电器、仪器仪表、磁力机械、电机、医疗器械等仪器设备中。一般来说，在上述应用领域当中所使用的永磁体主要是用来提供设备仪器所需的磁场。不同的应用领域所要求的永磁体的形状不同，对磁场的空间分布和磁场强度的要求也不同。目前应用最多的是圆柱形、长方形、扇形和圆环形等具有较高对称性的永磁体。80年代中后期以来，随着稀土永磁材料的大量应用，促进了磁工技术的迅速发展，特别是在大容量的电工产品设计中，只有建立在定量分析的基础上，才能为节约原材料、节约能源、优化设计、并从根本上提高产品的设计水平创造条件，所以永久磁铁的磁场计算问题一直被从事磁工技术的广大科技工作者所关注。

二、物质的磁性理论基础

（一）物质的磁性。磁性是物质的基本属性之一，外磁场发生改变时，系统的能量也随之改变，这时就表现出系统的宏观磁性。从微观的角度来看，物质中带电粒子的运动形成了物质的元磁矩。当这些元磁矩取向为有序时，便形成了物质的磁性。
通常在无外加磁场时，物体的自旋和轨道磁矩和为零，所以物体对外不显磁性。但如对物体加上一个外磁场，物体被磁化后，就表现出一定的磁性。我们用m来表示物体内部所有的自旋、轨道和附加磁矩的总和。考虑到物体磁矩的大小不仅取决于物体本身的磁性，还与物体的原子量及几何因素有关。评价组成不同物体的物质的磁性大小，常用单位体积中的磁矩来表示，称为物质的磁化强度M。若物体的体积为V，则有
M=（1）
磁化强度的单位为安/米（A/m）。
把物体放在磁场中，物体就磁化了，其磁化强度M和磁场强度H的关系：
M=xH（2）
式中：x——物质的磁化率
磁化率x和磁导率k是物质磁性参数之一，各种物质的磁性不同，按磁化率x的大小，可以把物质分为三大类：x0的物质称为顺磁性物质；x？垌0的物质称为铁磁性物质。

三、永磁体空间磁场测试

研究永磁磁源的空间磁场分布规律，为磁源使用和定标提供依据。进行磁源空间磁场分析，可以确定磁源定标依据的部位，准确地进行磁源量值计算。
软铁的数量和长度均不变，磁铁的排列组合形状不变，增加磁铁的数量，观察磁场的变化，探索其中的规律。

(一)测试方案

测试对象：直径为25mm，高度为6mm的NdFeB（钕铁硼）永磁体若干，直径为36mm，长度为10cm的软铁若干。
测试仪器：
图1 FVM-400手持式矢量磁通门
FVM-400矢量磁通门计是精度的测量磁场矢量的仪器。它小巧的尺寸、便携的设计使它成为现场和实验室的理想选择。
1.在100，000nT的磁场下，分辨率1nT，能够测量大磁场的细微变化，比如地磁场。

2.±0.25﹪的基本分辨率

3.可选论文导读：，2003（4）.【作者简介】蒋桂通：海洋石油工程股份有限公司检验公司。路正道：海洋石油工程股份有限公司检验公司。范中林：海洋石油工程股份有限公司检验公司。于兵：海洋石油工程股份有限公司检验公司。上一页12
的显示单位：nT、μT或者mG

4.三轴矢量同时在屏幕上显示

5.绝对或者相对显示模式

6.六组模拟输出信号

7.三组数据存储模式

8.RS232远程控制操作
具体方案：
（1）取12块磁铁，每2块组合在一起，并被软铁隔开。
图2
（2）取12块磁铁，每3块组合在一起，并被软铁隔开。
图3
（3）取16块磁铁，每2块组合在一起，并被软铁隔开。
图4
（4）取16块磁铁，每4块组合在一起，连接成两条如方案1的模型，紧并在一起。
图5
（5）取两条如方案1连接的组合极性相同的面连接起来。
图6

四、实验操作和实验数据

(一)实验操作

图6

(二)实验数据

表 实验数据
图7 实验数据曲线
研究表明，同种类型的组合，即使增加磁铁的块数，产生的磁场变化不明显；若将两条相同组合的模型连接在一起（相同极性面连在一起）或并在一起，产生的磁场会强很多，若把极性相反的面连接在一起，产生的磁场很弱，几乎没有。
【参考文献】
.宋后定，陈培林.永磁体材料及其应用[M].北京：机械工业出版社.
.姚燕，姚云甫.永磁产品使用过程中磁性能下降的原因及解决方法[J].磁性材料及器件，2003（4）.
【作者简介】蒋桂通：海洋石油工程股份有限公司检验公司。 路正道：海洋石油工程股份有限公司检验公司。 范中林：海洋石油工程股份有限公司检验公司。 于兵：海洋石油工程股份有限公司检验公司。