一种新的三维永磁体差分格式

为了在基于PIC方法编制的粒子模拟软件CHIPIC上添加永磁体模拟模块,在永磁体面磁荷模型理论基础上结合磁场边界条件,利用泰勒公式推导出一种关于永磁体计算新的差分格式,用自编制永磁计算模块实现了对永磁体的磁场分布计算。将模拟结果与理论计算值进行对比,其结果表明,模拟计算结果与理论计算结果符合得很好,证明了本数值方法的实现正确性。     

基于螺线盘与永磁体聚焦径向电子束的研究

本文首先对径向电子束在浸没式聚焦条件下的传输特性进行了理论分析,得到了束流传输过程中轴向扩张幅值 与外加引导磁场强度关系之间的解析表达式,接下来分别阐述了螺线盘和轴向磁化的永磁环在空间中产生磁场的分布规 律,最后设计了一种基于螺线盘和永磁体混合聚焦径向电子束的引导磁场系统,仿真研究了径向电子束在该引导磁场系 统产生的磁场下稳定传输时的束轨迹。     

永磁体双磁环结构的磁场均匀性分析

提出了可用于四频差动激光陀螺法拉第室的永磁体双磁环结构,用以产生较强且均匀的轴向磁场.推导了永磁体磁环轴线上磁场分布的解析式,理论并实验证明了该解析式的正确性.引入磁场均匀度概念,提出了类亥姆霍兹线圈的舣磁环结构,模拟了磁环间距对磁场分布的影响,数值计算了不同均匀度下双磁环结构的磁场分布特征.在此基础上,针对四频差动激光陀螺法拉第室的要求,给出了适用的设计方案.     

大型疏绕螺线圈组磁场的仿真与测试

为解决低频强磁场模拟试验设备中磁场发生线圈为一大型疏绕螺线圈组,其磁场分布无法利用现有的适用于密绕情形公式进行计算的实际问题,采用Ansys仿真对其磁感应强度及其均匀性进行了计算和分析,并结合试验测试进行了验证。研究结果表明,低频强磁场模拟试验系统为相关技术指标和磁场受试空间的确定提供了直接依据。     

基于解析模型的永磁同步电机优化设计

永磁同步电机的电磁转矩和涡流损耗是两个重要指标,在体积等限制条件下,有效提高电磁转矩并降低转子涡流损耗是电机设计的关键。针对这个问题,文中采用解析法,分别计算电磁转矩和涡流损耗,并采用粒子群优化算法,对电机尺寸参数进行优化设计。解析模型包括电枢反应磁场和空载磁场模型。在计算涡流损耗时考虑涡流反应、永磁体周向分段等,优化算法的目标函数并使用权值将多目标转换成单目标。通过解析解与时步有限元数值解的对比可看出,解析解的误差在2%左右。参数影响分析的响应面显示,在定子绕组节距为25°时,电磁转矩和涡流损耗相关性一致。优化迭代结果显示,优化设计降低了76%的平均涡流损耗、22%的平均电磁转矩和68%的电磁转矩波动。     

永磁磁路的设计方法

许多电器中具有永磁体,而且常作为主要的组成部分之一,如极化继电器、扬声器、小型电动机或发电机等都使用永磁体,为了保证其性能,常采用不同的永磁材料,求出其最佳尺寸,确定预先充磁退磁的程度等,亦就是说必须进行设计计算.设计计算的方法很     

E波段折叠波导行波管集成极靴结构设计及仿真

为进一步提升毫米波折叠波导行波管的输出功率,通过整体加工的工艺方法,将折叠波导慢波结构和周期永磁聚焦系统在母材上同时加工,形成一种集成极靴结构。基于圆形注电子光学系统,设计了E波段折叠波导行波管的集成极靴结构。利用三维电磁场模拟软件(CST)的微波工作室,设计并模拟了慢波结构的冷特性参数,并根据慢波结构尺寸设计周期永磁聚焦系统。通过电磁工作环境仿真软件(OPERA)对磁场进行仿真验证,最终整管粒子数值模拟(PIC)计算结果表明,在61~71 GHz频带内可获得大于1 kW的饱和输出功率。该集成极靴结构在提供强轴向磁场的同时,具有结构紧凑、散热性好等优点。     

厚膜永磁阵列表面磁场分布研究

厚膜永磁阵列是近年来 MEMS器件中的重要材料之一 ,研究其表面磁场分布对实际应用中永磁阵列单元几何尺寸的设计具有重要指导作用。文中建立了厚膜永磁阵列表面磁场分布的计算模型 ,并得到了永磁阵列表面磁场分布。结果表明永磁阵列表面磁场呈周期性分布 ,与磁体单元高度、宽度以及磁体单元间隔密切相关。     

一种设计Helmholtz线圈的快速优化方法

本文讨论利用Helmhohz线圈结构产生匀强磁场时的线圈参数设计问题.该问题以不均压系数作为指标衡量一个区域磁场的均匀程度,旨在通过参数设计使目标区域磁场最均匀化.在解决这个实际应用背景下的多参数优化问题的过程中,本文通过线圈参数的预估、合理磁感应强度计算方法及优化算法的选取,大幅缩减求解过程中的计算量,提出了基于Matlab的一种更加高效快速的Helmholtz线圈设计方法.     

基于巨磁电阻的地磁传感器设计

介绍一种新型地磁传感器,该传感器由单轴巨磁电阻传感器捷联构成。通过外加磁通聚集器和磁偏置技术改进GMR传感器的输出特性,使地磁场的大小位于传感器输出曲线的线性范围内。用ANSYS对永磁体的偏置磁场进行数值模拟,ANSYS能根据偏置磁场快速地确定出永磁体的相关参数。该传感器具有结构简单、灵敏度高等优点,可以较好应用于地磁场测量。     

稀土永磁同步电动机失磁对电机损耗的影响

研究表明,与一般电机相比,稀土永磁同步电动机的平均节电率可达10％以上,专用稀土永磁电动机的节电率高达15％～20％。但是,由于该类型电动机采用稀土永磁材料励磁,永磁材料的特性决定了永磁同步电动机在运行时容易受到温度、电枢反应、机械振动等因素影响产生失磁故障,使电机损耗增加、性能下降甚至停转。在此基于有限元电磁场分析软件Ansoft13对调速永磁同步电动机进行建模仿真,模拟其发生失磁故障的状态,对失磁故障状态下电机的铜耗和铁耗进行定量分析,研究稀土永磁同步电动机失磁程度与电机损耗的动态关系。这些研究表明在电机设计和运行过程中采取措施降低其不可逆失磁是非常重要的。     

高超声速飞行器激波层产生的光折射效应数值模拟

用结构网格Godunov有限体积计算格式,模拟了高马赫数钝头体的全流场和激波层的特性,根据气压和密度的分布对流场进行了均匀层、激波层和非均匀层的划分,数值模拟了高超声速飞行器头部产生的高压、高密度的激波层对光束产生的折射效应.结果表明,高马赫数下飞行器产生的激波,在很大程度上影响了光束的传输,通过模拟三维空间大气的流场压力和密度,进行光学计算校正光束通过激波层产生的折射误差是可行的.     

加工误差对准晶光子晶体绝对带隙的影响

利用时域有限差分(FDTD)法,对12重准晶光子晶体(PQCs)的绝对带隙特性进行研究。主要讨论了加工过程中产生的尺寸误差和位置误差对12重PQCs绝对带隙的影响,并估算当前加工该带隙材料的能力。数值模拟结果表明,在相同误差条件下,尺寸误差大于位置误差对绝对带隙的影响;12重PQCs绝对带隙特性主要受TE模对加工误差敏感程度的限制;绝对带隙宽度随晶格常数的减小而逐渐变窄,当晶格常数不小于500 nm时,加工误差对绝对带隙的影响可忽略,而当晶格常数小于200 nm时,绝对带隙甚至完全消失。     

钠原子D2线FADOF强磁场模型适用条件研究

相比于FADOF的精确模型,强磁场模型的能级结构简单,因此可以给出一些解析表达式,但是只有当磁场较强时才近似成立。通过计算两种模型在相同参数下的钠原子D2线透射谱,并将计算得到的谱型和实验数据进行比对,得出了强磁场模型的适用条件以及符合程度。当磁场小于0.1 T时,两种模型中心透射谱的差别大于50%,而当磁场大于0.3 T时,透射谱的差别小于5%。     

迴旋管永磁聚焦系统设计

迴旋管实现永磁包装,迄今尚未见有文献报道。本文提出采用一种适合于迴旋管工作的双均习区径向磁路系统作为永磁聚焦方案,并利用计算机进行了研究,通过设计计算,选用磁能积(BH(max)为20 MGOe的钐钴磁钢。为了调整磁场,在双均匀区添加了一些小电磁线包,它们改变磁场的范围约为5％。 通过计算表明,建立一个8 mm二次谐波迴旋管所需的65007000Gs强磁场系统,约需钐钴磁钢4050kg。这对于研制 8 mm二次谐波永磁聚焦迴旋管以及近厘米波段迴旋管是很吸引人的。本文最后还对提高磁路效率、扩大均匀区等问题进行了简单的讨论。     

基于二维窄带宏粒子模型的带状电子注传输研究

带状电子注具有非轴对称性和大宽高比的特性,非常适合应用于高功率微波与毫米波真空电子器件电子注形成。该文针对带状电子注的这种特性,建立了2维窄带宏粒子模型,编写了静电磁约束下带状电子注传输过程的分析计算程序,讨论了无外加高频场时带状电子注在均匀磁场和周期会切磁场聚焦情况下的传输过程,数值计算结果与单粒子模型及3维PIC软件模拟结果进行了比较,结果表明,该文编写程序的计算结果与3维PIC软件的有很好的一致性,且计算速率有大幅度提升。     

基于抗磁悬浮的电磁感应式气流能量采集器

提出了一种基于抗磁悬浮技术的气流能量采集器,其由提升磁体、上热解石墨板、永磁体转子、针孔喷嘴和下热解石墨板构成。利用有限元软件COMSOL对能量采集器的磁场和流场进行模拟分析,同时使用ANSYS对线圈中的感应电压进行模拟分析,对所提出的气流能量采集器的悬浮特性、旋转特性和输出特性加以研究。实验中由于永磁铁转子受到重力和提升磁体施加在转子的磁吸引力以及热解石墨板的抗磁力,永磁铁转子受力平衡并自由悬浮于两个热解石墨板中间,在两个水平对称布置的喷嘴气流作用下旋转。通过理论分析,模拟和实验研究了能量采集器的输出特性,输出电压与能量采集器的气流之间的关系是二次函数,输出电压与转子转速之间的关系是线性函数。结果表明,当气体体积流量为2 748 cm3/min时,能量采集器的最大输出电压为3 V,最大输出功率为55.8 mW,悬浮转子最大转速可达20 000 r/min。当气体体积流量达到质量流量控制器的最大值时,能量采集器的输出电压仍然根据二次函数的趋势上升。由于实验中质量流量控制器的量程限制,此时的最大输出电压并不是气流能量采集器的输出电压上限。通过降低气流能量采集器各部件之间的机械摩擦,能够有效收集气流能量。     

大能量中空光束大气传输的仿真与实验比对研究

为了研究高能脉冲激光大气传输特性,采用桶中功率和光斑半径作为远场光束质量评价标准,与800J钕玻璃激光器的实验结果进行了比较,仿真计算和实验中分别考虑了不同能见度、出射光能量和湍流强度下远场光斑半径的变化趋势;对数值模拟与实验结果分别进行了分析和比对,并对两者之间的误差做了详细分析。结果表明,数值模拟可用于预测实验结果,且对高能脉冲激光在大气中的应用和高能激光器的研制有指导意义。     

MEMS永磁薄膜磁场的设计与仿真

由于在MEMS隧道磁阻微机械陀螺中需要一个较高磁场变化率的磁场,其检测模块主要是利用磁场的变化率对位移信息进行敏感,需要利用磁场的变化敏感质量块的位移,所以设计一个具有较高磁场变化率的磁场是十分有必要的。通过仿真分析,设计了一个MEMS隧道磁阻陀螺中应用的磁场,尺寸规格为500*500*20um,材料为钕铁硼,相对磁导率为1.18,表面剩磁为1.3T,充磁方向垂直于截面。在此设计规格下,永磁体选用面内方向作为检测方向,磁场的变化率最大可达到0.2 Oe/nm,并且在其他方向上磁场保持一定程度上的匀强,不对检测方向上的磁场产生干扰。     

离子注入用强流微波离子源

一种用于强流离子注入的新型2.45GHz微波离子源已由Varian公司研制成功。该源使用永磁铁产生ECR磁场。与典型的螺线型磁场微波源相比,这种源具有设计简单、结构紧凑的特点。利用强磁场和高微波功率密度,引出硼束流中~(11)B~+离子含量可达30％。以前对有关离子注入用微波离子源的研究中,通常都没有涉及到对评估离子源实用性很重要的引出B离子时离子源的性能或寿命,这是由于引出硼离子的微波离子源性能较差且寿命有限。本文对BF_3源的特性和寿命特征作了详细的论述。