Математическое моделирование магнитных полей постоянного магнита
Введение
Постоянный магнит – это ферромагнитное изделие, которое имеет свойство сохранять остаточную намагниченность после отдаления от внешнего магнитного поля. Чаще всего магниты изготавливаются из таких материалов как: железо, никель, кобальт, сталь и их сплавы. В таких материалах группы атомов находятся в крошечных областях, которые принято называть доменами.
В современном мире люди долгое время ищут экологически чистый и бесплатный источник энергии, который был бы востребован в настоящее время. Несмотря на то, что электроэнергия является самым востребованным видом полезной энергии, получение дешевой или бесплатной энергии по-прежнему остается нерешенной проблемой для человечества. Это особенно важно в свете нарастающего экологического кризиса на планете. На сегодняшний день значительная часть электроэнергии в мире производится на теплоэлектростанциях с низким коэффициентом полезного действия, не превышающим 20%. Потери энергии происходят на каждом этапе процесса преобразова
СОДЕРЖАНИЕ
Введение6
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Теоретические исследования магнитных явлений8
1.2 Методы расчета магнитных систем9
1.3 Исследования распределения магнитного поля постоянных магнитов цилиндрической формы методом эквивалентного соленоида11
1.4 Исследования распределения магнитного поля постоянных магнитов прямоугольной формы методом скалярного потенциала15
2 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, СОЗДАВАЕМОЕ ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ В ФОРМЕ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПАРАЛЛЕЛЕПИПЕДА 19
2.1 Магнитное поле однородно намагниченного прямоугольного параллелепипеда19
2.2 Магнитное поле прямоугольного параллелепипеда, намагниченного в произвольном направлении 25
2.3 Моделирование постоянного стержневого магнита с равномерной намагниченностью в программе WolframAlpha31
Заключение 39
Список использованной литературы 40
Список использованной литературы
Jang S.M., Koo M.M., Park Y.S. [et al.] Characteristic Analysis on Permanent
Magnet Synchronous Machines with Three Types of Diametrically Magnetized Rotors under Magnetic Circuit Construction Conditions, Proceedings of the Vehicle Power and Propulsion Conference, 9 - 12 October, 2012, Seoul, Korea (South), IEEE, 2012, pp. 227-230, doi: 10.1109/VPPC.2012.6422529.
https://www.researchgate.net/publication/267642500_Contactless_Magnetic_Bearings_for_Flywheel_Energy_Storage_Systems (accessed 01 October 2021).
Portnoy G.Ya. [Modern magnetically sensitive Hall sensors and devices based
on them], Vestnik avtomatizatsii [Bulletin of automation], 2013, no. 1 (39), pp. 7-12.(In Russ.).
Ciarrocchi M., Dimiccoli V., Alecci M., Sotgiu A., Galante A. Design of
an Elliptical Permanent Magnet for Surface Magnetic Resonance Imaging,
Measurement Science and Technology, 2009, vol. 20, no. 1, p. 017002, doi:
10.1088/0957-0233/20/1/017002.
Miyata K., Ohashi K., Takahashi N. [et al.] Analysis of MagneticCharacteristics of Permanent Magnet Assembly for MRI Devices Taking Accountof Hysteresis and Eddy Current, IEЕЕ Transactions on Magnetics, 1998, vol. 34, no. 5,pp. 3556-3559, doi: 10.1109/20.717839.
С.А. Ганджа, Д.С. Аминов, Б.И. Косимов, Р.Р. Ниматов. Разработка инженерной методики расчета магнитных систем с постоянными магнитами на основе метода конечных элементов 2019 Электротехника, информационные технологии, системы управления № 29 УДК 621.313.
Математическое моделирование магнитных полей постоянных магнитов цилиндрической формы и эквивалентных им соленоидов / Ю. Н. Слесарев, Б. В. Малышев, А. А. Борисова, А. А. Воронцов // Модели, системы, сети в экономи-ке, технике, природе и обществе. – 2016. – № 4 (20). – C. 150–157.
Афанасьев А. А., Белов В. В., Ефимов В. В., Николаев А. В. Расчет магнитного поля в однофазных магнитоэлектрических вентильных двигателях методом конформных отображений. – Вестник Чувашского Унив
Магнитные поля могут быть рассчитаны аналитическими методами, но этот подход более сложный и относительно свободный от задания конкретных параметров, чем в численном методе решения. Например, было изучено аналитическим методом распределение магнитного поля электродвигателя со специфической геометрией зубцов в работе [8] или в работе [9] была проанализирована возможность применения метода поверхностных интегральных уравнений для расчета магнитного поля постоянного тока над вытянутыми приводящими трехмерными объектами. Но эти работы рассматривали только теоретическое изучение проблемы распределения магнитного поля и практическая часть этих исследований являются еще более трудоемкой задачей.
1.3 Исследования распределения магнитного поля постоянных магнитов цилиндрической формы методом эквивалентного соленоида
Основополагающей статьей для работы является статья, выпущенная Ю.Н. Слесаревым, Б.В. Малышевым, А.А. Борисовой и А.А Воронцовой «Математическое моделирование ма