拓扑优化在Halbach核磁共振磁体主动垫补中的应用

针对Halbach阵列核磁共振主磁体的匀场问题,提出用拓扑优化法对主磁体进行主动垫补的方法.在使用相对密度法描述优化空间材料特性、使用连续性方法推导出拓扑优化灵敏度的基础上,用最速下降法优化垫补磁块的空间位置.数值计算结果表明,本方法能达到匀场的目的.     

Halbach阵列核磁共振多相流传感器参数优化与仿真

基于核磁共振的多相流测量,能有效克服传统多相流测量方法的局限性,是目前多相流研究领域的新方向。文中基于永磁阵列磁场理论,以磁通密度和均匀性为参数优化目标,采用COMSOL有限元软件进行Halbach磁体传感器的设计与仿真。仿真和理论分析表明,永磁源内外径比、组装块数、磁性材料是影响Halbach磁体性能的主要因素。本文针对2″油管的核磁共振多相流测量,优化和设计Halbach阵列参数,最终形成了性能优越、适用于2″油管的Halbach阵列传感器,解决了核磁共振多相流动态在线测量的重要技术问题。     

核磁共振超导磁体的设计

本文根据六阶线圈原理对核磁共振超导磁体进行了设计,给出了主线圈的结构参数,并利用有限元方法对所设计磁体的场强进行了模拟仿真计算,得到的计算结果与场强的设计要求基本一致.     

中科院电工研究所研制出无须补充液氦的超导磁体系统

正中科院电工研究所王秋良研究组在国家支撑计划支持下,采用多级振动隔离制冷机振动与分离小腔液氦液化回流技术,研制出国际上首台商业化主动冷却零挥发液氦400 MHz核磁共振谱仪磁体系统和10~12T/100mm高稳定度超导磁体系统。图为400MHz核磁共振谱仪现场测试高场及高均匀度超导磁体系统对磁场均匀度和振动有着较高要求,一般需要在中心区域产生达     

核磁共振测井仪研制与开发

核磁共振测井仪是利用检测、分析地层流体核磁共振信号,来获得地层参数.这套系统的核心部分是核磁共振测井仪探头、电子线路以及软件.核磁共振测井仪探头是由磁体和射频天线组成,用来产生B0场和B,场并接收地层核磁共振信号.磁体均匀度、天线Q值等都是影响信号信噪比的重要因素;核磁共振测井仪电子线路是由数字主控电路、发射电路与接收电路等部分组成,数字主控电路是核磁共振测井仪的井下仪器中枢;软件除具备一般数据采集功能外,还应包括多弛豫谱反演、孔隙度计算、渗透率计算、可动流体计算和截止值选取等功能.     

磁流体动力学陀螺磁场均匀性分析及优化设计

为了改善磁流体动力学陀螺的低频响应,提出了将磁流体动力泵技术应用于磁流体动力学陀螺研制的方法,并用ANSYS对其磁路结构进行三维仿真。仿真结果表明,磁感应强度不均匀度远大于10%,严重影响传感器的精度。通过有限元仿真方法分析不同永磁体对工作间隙磁场的不同影响,并在结构设计中去除对磁场不均匀度影响较大的永磁体,最后通过合理的磁路设计方法,在实现工作间隙所需磁场的同时降低磁场的不均匀度。仿真结果表明:磁感应强度不均匀度小于10%。     

低场核磁共振螺线管线圈的设计

在常规低场核磁共振(NMR)实验中,NMR响应的空间均匀度与螺线管收发线圈的尺寸、样品的大小以及采用的脉冲序列类型有关,根据这些条件可以确定具有给定射频(RF)场均匀度的线圈最小尺寸.考虑到螺线管匝数、线径等因素对信噪比的影响,对线圈的各项参数进行了优化,设计了具有最佳信噪比性能的螺线管线圈.     

基于内部级数法的高均匀度磁传感器标定装置设计

在对磁传感器进行标定时,Maxwell线圈在磁梯度场均匀度要求高且对线圈空间尺寸有严格限制时并不适用,针对这个问题设计了一种具有高均匀度的磁梯度线圈作为磁传感器标定装置。应用内部级数法对单个轴对称线圈产生的磁场进行数理分析,进而得到其磁场梯度分布的一般特性,在此基础上计算出高均匀度磁梯度线圈的结构参数与均匀度。对线圈模型进行仿真分析并完成了磁梯度线圈装置的设计和制作。最后,根据仿真结果与实际测量得到的数据,验证了设计的正确性。     

磁浮平面电机Halbach磁钢阵列中梯形磁钢的应用

针对磁浮平面电机Halbach磁钢阵列,分析改变磁钢形状对空隙磁感应强度的影响,即用梯形磁钢替换矩形磁钢。通过傅里叶级数和磁标势推导Halbach矩形磁钢阵列的磁感应强度。应用叠加原理和磁钢划分多层得到梯形磁钢阵列的磁感应强度解析表达式,与有限元模型相比具有很好的一致性。分析Halbach矩形磁钢阵列的高阶谐波误差和各个谐波峰值随着y向磁化磁钢边长与极距比值的关系,得到最优的结构参数。在此参数下分析梯形磁钢阵列,得到梯形磁钢可以较大范围的改变空隙磁感应强度。     

核磁共振成像超导磁体设计方法研究

核磁共振成像是一种先进的影像检查方式,其广泛用于医学检查和化学检查领域。核磁共振系统主要由磁体部分、磁共振波谱仪部分及数据处理部分组成,而磁体部分主要是通过主磁体提供磁场进行工作。本文对核磁共振成像超导磁体设计方法进行了分析研究。     

基于Comsol的矩形磁控溅射靶磁场模拟与分析

磁控溅射靶表面磁场分布与靶材刻蚀特性、薄膜沉积均匀性密切相关。为确定合适的磁控靶结构参数以改善靶材表面水平磁场分布均匀性,采用Comsol软件建立矩形平面磁控溅射靶三维模型,对靶材表面磁场分布进行模拟与分析,研究永磁体结构尺寸和磁轭尺寸对磁场分布的作用规律,得到靶材表面水平磁场分布均匀、水平磁感应强度范围合理的溅射靶结构参数。研究结果可提高磁控溅射靶磁场模拟准确性,对溅射靶结构参数的选择具有指导作用。     

36-segmented high magnetic field hexapole magnets for electron cyclotron resonance ion source

Two high magnetic field hexapoles for electron cyclotron resonance ion source (ECRIS) have successfully fabricated to provide sufficient radial magnetic confinement to the ECR plasma. The highest magnetic field at the inner pole tip of one of the magnets exceeds 1.5 T, with the inner diameter (i.d.)=74 mm. The other hexapole magnet provides more than 1.35 T magnetic field at the inner pole tip, and the i.d. is 84 mm. In this article, we discuss the necessity to have a good radial magnetic field confinement and the importance of a Halbach hexapole to a high performance ECRIS. The way to design a high magnetic field Halbach structure hexapole and one possible solution to the self-demagnetization problem are both discussed. Based on the above discussions, two high magnetic field hexapoles have been fabricated to be utilized on two high performance ECRISs in Lanzhou. The preliminary results obtained from the two ECR ion sources are given.     

Development of an optimised magnetic field source for flowmeter applications

Sensitivity of a magnetic flowmeter relies on many factors like magnetic field strength, gap between electrodes, material properties, magnet temperature etc. For a given measuring conditions, a strong magnetic field source can produce highest sensitivity for the flowmeter. An economic design of magnetic field source would be to produce the strongest magnetic field from a given amount of magnetic material. In this paper, various magnet configurations are analyzed using FEM and the flowmeter sensitivity using such magnet configurations are compared. It is observed that magnets arranged in a Halbach fashion produce the highest sensitivity for the flowmeter using a given amount of magnetic material. The major challenge for the development of such a magnetic field source is its fabrication from its constituent magnets, combatting their huge attractive/repulsive forces (∼2500 N for our case). Therefore, a specific mechanical tool has been designed for assembling the magnetic field source and a robust assembly technique has been devised using numerical computations. The designed magnetic field source produces a peak magnetic field of 0.78 T in the pole cross section of 50 mm × 50 mm.     

超磁致伸缩谐波电机致动器设计方法与特性研究

针对普通谐波齿轮传动需由电机经波发生器输入运动和动力,空间利用率低、惯性大、高速响应差的问题,提出一种由超磁致伸缩材料驱动的有源谐波电机。致动器作为谐波电机动力源及换能装置,对其磁场强度、均匀性、漏磁及空间限制等均有严格要求,据此提出分段内置式永磁结构布局,充分利用空间并改善均匀性;通过对偏置磁场和驱动磁场强度及均匀性影响因素研究,优化致动器参数;随后利用有限元法建立致动器模型并对磁场特性仿真分析;根据优化结构研制出超磁致伸缩谐波电机致动器样机,并对其输出特性试验研究。理论分析与试验结果表明,分段内置式永磁结构漏磁极小,所提出的设计理论和方法,保证了磁场强度和均匀性的同时也保证了致动器工作在准线性范围内,输出规律符合啮合要求,易于实现精准控制,为超磁致伸缩谐波电机走向实际应用奠定了基础。     

Low cost auxiliary system for broadband NMR on strongly magnetic systems

A low cost auxiliary system consisting of He cryostat, superconducting magnet, and sample holder assembly with field probe has been constructed. The system meets the requirements of NMR on strongly paramagnetic or ordered magnetic materials, which are accurate temperature settings over a wide range, high NMR frequencies, high and accurate magnetic fields of moderate homogeneity, and exact crystal orientations in the fields. The following values are achieved: The temperature setting in the range 1.7-400 K varies less than 0.5% for 10 min, which is the typical recording time of a spectrum. The distance from the NMR oscillator to the sample is only 55 cm (wavelength of approximately 550 MHz radiation), giving a tolerable He evaporation rate of 0.35 l/h. The maximum field at 4.2 K is 43.2 kG, which can be measured with an accuracy better than +/-100 ppm. The homogeneity at maximum field over a central sphere 8 mm in diameter is 5 G. The uncertainty on the crystal orientation in the field is +/-1/2 degree.     

基于Maxwell的磁场发生装置设计及分析

为了实现混有钕铁硼粉末的水凝胶磁化,设计了一种基于亥姆霍兹线圈的新式磁场发生装置.利用Maxwell软件3D模块绘制出磁场系统的三维模型,采用Magnetostatic静磁场求解器分析了增设的辅助线圈距离变化对场强的影响,得到了磁场发生装置的优化结构;再对比磁场发生装置和亥姆霍兹线圈的中心磁场强度和磁感线分布密度,验证...     

Halbach阵列永磁体的研究现状与应用

Halbach阵列永磁体具有良好的自屏蔽效应,并且可以产生比剩余磁场强度值更大的静磁场,具有较广泛的应用前景。本文从Halbach阵列永磁体的组合形式和充磁方向出发,重点介绍了几种常用的Halbach阵列永磁体的磁感应强度分布特点和发展现状,同时讨论了目前Halbach阵列永磁体研究中存在的两个关键问题和相关的研究进展和新思路。     

基于全面析因试验设计的永磁微加速度开关接触可靠性分析

针对一种新型磁力微加速度开关设计方案,建立了该开关系统的动力学方程,给出了影响开关动作的永磁力、表面接触力计算公式。采用四阶Runge-Kutta法对加速度激励下开关工作过程中永磁力、质量块与触点接触压力等参数的变化规律进行了仿真,对接触压力进行了极差分析和方差分析。选取微加速度开关的3个结构参数（悬臂梁宽度、质量块质量和永磁铁体积）作为关键因素,基于全面析因试验方法设计了该开关27种不同结构参数的水平组合,结果表明：微加速度开关3个结构参数中对接触可靠性影响大小的顺序为永磁铁体积V、悬臂梁宽度w、质量块质量m;可靠性最高的最佳结构参数水平组合为W3m3V1,即W=0．70mm、m=2．00g、V=5．38mm^3;在置信度为99％的情况下,悬臂梁宽度W、永磁铁体积V和质量块质量m对微加速度开关接触可靠性均有显著的影响。     

Rotating magnetic beacons magnetic field strength size in SAGD

Rotation magnetic beacons magnetic field strength is very important to drill parallel horizontal twin wells in steam assisted gravity drainage (SAGD). This paper analyzes a small magnet with a diameter of 25.4 mm. At each end, there is a length of 12.6 mm with permanent magnet, and in the middle, there is a length of 78mm with magnetic materials. The magnetic field strength generated by the magnetic material of 1J12, 1J50, and 1J79 is analyzed, respectively. ANSOFT software is used to simulate the magnetic field strength generated by different magnetic materials above, which also be tested through experimental methods. The comparison of the simulation and experimental results show that experimental and simulation results are basically consistent, and the results can meet the specific requirements of engineering applications.     

软启动永磁涡流联轴器的设计与参数分析

系统地介绍了永磁涡流联轴器的工作原理与特点。根据等效模型,应用法拉第电磁感应定律算出永磁联轴器的转矩。通过大量的ANSYS Maxwell 3D仿真,对永磁联轴器关键参数（磁铁尺寸、磁铁数量、铜盘厚度、气隙等）与转矩特性的关系进行了分析,为设计提供了有力的依据。应用上述分析结果,设计了一种新型结构并具有延迟启动功能的功率为7.5kW、转速为1500r/min的联轴器,样机的实验结果达到了设计要求。计算与仿真方法为该类联轴器的设计提供了参考。