[讨论+求助]halbach永磁阵列磁场分布问题

lanjeo

最近看到关于halbach永磁阵列的相关资料，于是想做一个这种阵列的直线分布的二维仿真，没想到遇到一个大麻烦。

halbach永磁陈列（沿直线方向）应该是如下图所示，理论上得到的磁力线如下图。



从上图可以看到，Y轴负半轴，磁力线分布均匀，磁力线分布的三个波峰也都在一个水平线上。但是，这是理论上的分布情况，按理说，如果用ANSOFT进行类似永磁排列的仿真，得到的磁力线分布效果也应该如上所示，至少每个周期的波峰大体应该在一个水平线上。现在，问题来了。我用ANSOFT12.1进行仿真，永磁排序如上图所示。我先做了一个周期的仿真结果，如下图所示：



图中5个矩形方块中的箭头表示充磁方向，和图1中的箭头对应。从这个仿真结果来看，磁力线分布比较均匀，单边磁力线抵消情况良好。我表示满意。于是，我进一步将这种阵列运用到多个周期，我设定的是4个周期左右，边界条件，材料属性，充磁方向等不变的情况又进行了一次仿真，得到如下图所示的仿真结果。悲剧来了。大家仔细看下图。



从上图可见，图中标注的磁力线分布情况就很奇怪了，我用1——7标注磁力线分布时的波峰（姑且这样叫）情况。按照halbach永磁阵列的原理，我的理解是，每个波峰都应该大体在一个水平线上，不可能像上图那样波动剧烈，而且，上图的波峰分布也很奇怪，总是高低波峰轮流出现。在上图中，我们将标号为奇数的波峰的磁力线作为正方向，偶素标号的磁力线则为负方向，这样就很奇怪，为何会有磁场抵消的情况？？？这是为什么？？

为了进一步验证自己的假设，我在上图的永磁附件定义了若干条路径，将磁通密度，也就是磁感应强度B值投影到路径上，得到一组曲线，我们这里不去纠结这条曲线的波形的正玄性好坏，我只关注磁感应强度B的每个周期上的波峰情况，发现，波峰也是呈现高低起伏。这是为什么？？悲剧了。我纠结了很久，做了好多组数据，这个问题还是解决不了。望高人指教。



（如果上图的图片太小，请将鼠标放置在图片处，电机该图片就可以得到放大的图片了）

lanjeo

这个帖子，我在西莫论坛上发了有一段时间了，一直没得到很好的解决，希望能在这里找到答案。如果图片不可见，请告知，谢谢各位。

lanjeo

帖子已经重新编辑，图片可见。

欣之永爱

我师兄是做这个的，是不是没有成圆形的原因呀，我们老师是做这一块的，我们实验室的盘式无铁心电机的样机性能就很好。

lanjeo

我师兄是做这个的，是不是没有成圆形的原因呀，我们老师是做这一块的，我们实验室的盘式无铁心电机的样机性能就很好。
欣之永爱 发表于 2011-3-31 21:31

这种halbach永磁阵列的形式有多种，你师兄做的那种是环状结果。这种是直线结构，原理都是一样的。请问，你能否解答原因，或是请教一下你师兄。

perch88

1 网格够密吗？第一张图磁力线很光滑，第二张图的磁力线没有第一张光滑
2 第一张5个磁体，第二张很多，有没有介于两者之间的，或者说在第二张图的模型上删除几个磁体
3 你用的是静磁场分析还是什么类型的分析？有没有非线性材料？
4 用v14，我觉得结果不会变化很大，不过姑且一试
5 如果还是有问题，上载模型

wolbj

期待这个帖子的后期解答！！！

lanjeo

6# perch88

答perch88

1  网格我采用边长0.8设置的。网格数没做限制

2  第一章图是网上截的，是HALBACH 永磁阵列的理论原理图，第二章图是自己做的仿真，第三个图是第二个图的周期性扩展。

3  我做的是稳态场分析，永磁体用的是矫顽力为94700。剩磁为1.25T的永磁材料。

4  没有这个版本

5  问题依旧。盼解答。

PS  simwe的ANSOFT板块很沉寂呀。远不如西莫的ANSOFT板块活跃。

perch88

1 只给0.8这个值没意义，整个物体的尺寸也没讲
2 这个之前已经说清楚了，我的意思是问有没有保证第三张图的网格像第二张中的那样密
3 没有非线性材料？
4 。。。
5 模型呢？不是要解决问题么

“我在上图的永磁附件定义了若干条路径，将磁通密度，也就是磁感应强度B值投影到路径上”
——还是不对？跟你想象的差多少，量化一下，行么？

PS 西莫那么活跃，那你为什么还来这里？
当然是因为没有解决问题才来的，我还就看不惯了，一群为了赚积分而发帖子、做广告、灌水、每天在qq群签到的人聚在一起，在这之前，我还真是不知道有这么多无聊的人，得了，人enjoy就行了

lanjeo

9# perch88

哎，版主大人，不要这么激动，我只是说了下活跃而已，我也没有说  simwe  不好。如果不好，我也不会来了。而且，我请教问题也不是为了增加积分，我只是希望把问题解决。正如你说的，活跃不代表好，但是，如果不活跃的话，我这个帖子说不定早就沉了，也许你就看不到这个问题的反馈了。

另外，这个问题的描述可能是由于我的原因不够详细，我会上附件。用文字表述难免不够尽兴。

最后，我也要PS一下：
simwe，为何ANSOFT讨论板块这么冷清，相比ANSYS板块来说？？

perch88

10# lanjeo
我一点也没有激动，如果是激动的话，就不会只写这两句了。既然说起来，就再写几句吧。我也在西莫当过版主，如果有时间删帖子就会删到手软，我实在厌恶看到那些毫无意义的帖子，所以到后来实在没办法继续做下去了。还有什么论坛签到帖还有qq签到，在我看来那纯粹是浪费生命，浪费服务器资源，浪费。。。。
当然我不否定里面有好帖子，比如某人写个教程、分享个设计经验什么的，不过你看那满满几十页的回复，有几个人看得过来？那些灌水的人所做的就是浪费自己的时间，也浪费看贴人的时间。我删过不少，但实在是无能为力。我不想说的我有多高尚，道不同不相为谋总行了吧。
在管制灌水这点上，simwe做得好些，起码有措施限制灌水，比如要推荐才能注册什么的，算是学傲雪吧。

请不要误会，我绝对不是在说热闹不好，冷清就好。
我认为看板块好坏不是通过热闹和冷清来判断，而是看有多少有意义的帖子，而不是灌水的帖子。
我也承认只有板块热闹了，灌水的多了，即便纯水很多，但是有意义的帖子的数量也会比冷清的板块多。但是我自己的个性使然，无论作为版主还是一般访客，都无法做到以鼓励灌水为前提，达到获得更多有意义讨论的正面效果。

至于ansoft相对于ansys板块，首先ansys的用户更多，ansys最开始是做结构出身，加上并购了流体、网格领域的一流软件、甚至是ansoft公司，强势也自不必说。我想说的是1）ansys用户多，问题也就相对多 2）ansoft本身比ansys简单，跟ansys相比，基本算是傻瓜型软件，界面也极其容易（尤其是11和以前的版本），不用一天就可以学会，而ansys则需要几天甚至几个月的时间来熟练使用（取决于资质和项目难度），相对来说ansoft的问题就少。3）用ansoft很多都是正版用户，问题很多都可以从技术支持或培训中学习和解决 4）ansoft的用户很多人在做电机，使用者本身比使用ansys做基本电磁分析的对电磁理论有稍微深入的了解，也是问题少的原因之一， 5）ansys电磁分析的书不多，例子也不多，运动分析功能不全，导致很多人有困惑和不解，而这些在ansoft中都可以快速地实现，基本上有赵博和另外一本好像中科院的人写的书，我不敢说不用上论坛，不过基本上就没有入门级问题，帖子也自然少

lanjeo

11# perch88

了然，另外，你说过“5）ansys电磁分析的书不多，例子也不多，运动分析功能不全，导致很多人有困惑和不解，而这些在ansoft中都可以快速地实现，基本上有赵博和另外一本好像中科院的人写的书，我不敢说不用上论坛，不过基本上就没有入门级问题，帖子也自然少”

我想问下，另外一本中科院的人写的书是哪一本，能推荐一下吗？？谢谢了。赵博那本已经研读完毕。

perch88

刘国强 《Ansoft 工程电磁场有限元分析》

lanjeo

13# perch88

这本看过了，好像版本是10.0的。有点早了。

yuexu282

lanjeo 发表于 2011-4-15 14:18
13# perch88  

这本看过了，好像版本是10.0的。有点早了。

功能界面都发生很多变化啦

waterweng

感谢分享