应用于磁浮列车的直线型Halbach磁体结构的优化设计

对直线型Halbach永久磁体的结构进行了优化.通过改变磁块的长度、宽度和磁化矢量的方向,得到了更强的磁场强度.首先提出优化指标,优化磁块的长度,目的是用最少的磁块得到最强的场强;然后提出合理的磁块宽度的概念,以便得到较大的水平方向的磁场强度分量;其次提出Halbach磁体的偏离结构,进一步提高水平方向的磁场强度.最后通过制造的工程实验模型来验证优化设计,为磁悬浮列车工程化奠定基础.     

磁浮列车工程中的Halbach永久磁体结构的优化

Halbach磁体结构是工程上理想结构的近似,故可予以优化设计。磁体结构优化的目标是用最少量的磁体产生最强的磁场。针对磁浮列车用直线型Halbach磁体,提出优化指标,得到磁体结构的优化结果(解析表达式),并用实验验证。该解析表达式对直线型Halbach磁体的工程应用具有意义,因为在减轻磁体重量同时提高磁场强度是磁浮列车来的关键技术。     

利用均匀磁场提高聚乙烯亚胺-Fe3O4纳米颗粒复合物的磁转染效果

首次研究了不同均匀度磁场对磁转染效果的影响。测定了单边Halbach磁体和商品化96孔磁板的磁场均匀度。以化学共沉淀法制备聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)修饰的四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米颗粒(PEI-Fe_3O_4),并用透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、原子力显微镜、琼脂糖凝胶电泳等对其形貌、组成、DNA结合能力等进行表征。用倒置荧光显微镜、流式细胞术观察不同均匀度磁场下人肾上皮细胞(HEK293)对带有绿色荧光蛋白报告基因(GFP)的质粒pDNA(pAdTrackOK)的表达效果,并采用TEM观察PEI-Fe_3O_4磁性纳米颗粒进入细胞的过程。结果显示,所选取的两种磁场均匀度相差约100倍。制备的PEI-Fe_3O_4纳米复合物具有超顺磁性,对质粒pDNA(pAdTrack-OK)有较好的复合能力,其最佳结合氮磷比为0.5;流式细胞术显示转染效率为PEI-Fe_3O_4-pDNA+均匀磁场组(77.75%±0.07%)PEI-Fe_3O_4-pDNA+不均匀磁场组(30.65%±0.49%)PEI-Fe_3O_4-pDNA不加磁场组(7.90%±0.56%)(p0.05);PEI-Fe_3O_4磁性纳米颗粒能有效被细胞吞噬,且对细胞形态的影响不大。结果表明,当磁场强度一定时,磁场均匀度越高,磁转染效率越高,单边Halbach磁体与磁转染结合可以作为一种提高转染效率的新手段,也可以进一步应用在基因治疗中。     

永磁磁共振成像装置主磁体设计方法研究

针对小动物磁共振成像分析仪,进行双柱型永磁小磁体的设计,要求静磁场强度为0.5 T,磁场不均匀度小于25×10-6.考虑磁路漏磁情况及磁阻现象,采用磁路设计中常用的磁路方法,进行永磁磁体结构的初始设计;利用有限元方法对初始的模型进行磁场数值分析;改变匀场环的形状和尺寸,观察空隙中磁力线的走向改变,分析匀场环的改变对成像区磁场均匀度的影响.利用Ansys有限元软件对匀场环的尺寸进行了优化计算,当匀场环内径大约为外径的1/3时,成像区不均匀度提高一个数量级.结果表明永磁磁体的磁路设计方法和有限元数值计算合理,可以满足成像要求.     

磁体几何尺寸对环形会切场离子推力器性能影响研究

不同直径的离子推力器系列产品,为磁场约束等离子体设备,磁路结构对于离子推力器性能有重要影响。文章介绍了利用有限元模拟软件MAXWELL对不同尺寸磁体产生的磁场位形进行模拟,进而研究不同磁体几何尺寸对离子推力器性能的影响。结果表明在闭合磁场等值线固定为50 G的前提下,较大厚度/宽度比的磁体产生更大的无场区体积,有利于离子推力器束流平直度的改进,从而提高离子推力器的性能。     

粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体磁诱发应变特性

制备了具有择优取向的粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体,测量了其在不同温度下的磁诱发应变,并就测试温度对磁诱发应变的影响进行了探讨.结果表明:粘结磁体室温时在1.2T磁场下磁诱发应变能达到饱和,为150×10-6的伸长应变;零摄氏度时磁体则在0.6T的磁场下产生76×10-6的饱和收缩应变;零摄氏度时磁诱发应变的可逆性要明显好于室温时应变的可逆性.XRD分析表明,造成不同测试温度下粘结磁体磁诱发应变行为不同的原因可能是不同温度下合金晶体结构有所不同.     

直线型Halbach磁体和导体板构成的电动式悬浮系统的实验装置设计

 永磁和导体板构成的电动式悬浮系统由导体板和直线型Halbach永久磁体构成,悬浮力和磁阻力是导体板上产生的涡流和磁体的相互作用的结果.研究了实验装置的结构,包括磁体和直流电机,测试、分解电磁力为悬浮力和磁阻力的机构,最后制造实验装置.实验和仿真的对比,说明力的解耦是成功的.这是永久磁体导体板悬浮系统工程化的第一步.     

磁场中圆柱壳体的轴对称振动

导出了磁场中圆柱薄壳体的磁弹性轴对称振动方程及电磁力和力矩的具体表达式,并分别推得了壳体位子纵向和横向磁场中振动的特征方程。通过算例给出了振动频率和衰减系数随场强的变化曲线,表明适当磁场的通入,可达到控制壳体振动特性的目的。     

嵌合型杯状横-纵磁触头结构磁场分析

以高压直流真空断路器(HVDC-VCB)灭弧系统触头结构为研究对象,基于杯状横磁(TMF)与杯状纵磁(AMF)触头结构与磁场特性分析,建立了嵌合型杯状横-纵磁触头模型,并对其稳态磁场与剩余磁场进行有限元仿真模拟。分析表明,在稳态磁场下触头中部区域的横向磁场增强,中心区域纵向磁场提升;而当电流过零时,剩余磁场值远小于传统杯状触头,有利于金属蒸气的扩散以及电弧能量的有效逸散。     

弯曲型三明治结构FeCuNbCrSiB/Cu/FeCuNbCrSiB多层膜巨磁阻抗效应研究

利用磁控溅射方法及微细加工技术制备了弯曲型三明治结构的FeCuNbCrSiB／Cu／FeCuNbCrSiB多层膜，在频率1～40MHz下研究了多层膜的纵向和横向巨磁阻抗效应，结果表明弯曲型三明治结构多层膜的巨磁阻抗效应高于它的传统的多层膜。在频率10MHz、磁场11．94kA／m下巨磁阻抗效应达-50%。