音圈對磁路作用力
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音圈對磁路作用力
眾所周知,磁場對通電音圈會產生洛倫茲力,從而使得音圈上下運動。但把音圈和磁路作為一個整體,磁路對音圈的洛倫茲力是內部力。所以音圈對磁路必然存在反作用力。也有固定音圈,磁路振動的做法,就是靈敏度夠嗆。
磁路(包括磁鋼和鐵件)受到的力是和音圈受力BLI大小相等,方向相反的 。音圈對磁路的力不是洛倫茲力,是磁路中極化電流產生的電磁力。可以用麥克斯韋張量積分,另外ansoft還可以用虛功法來求力。虛功力比張量積分求解精度高。
從我之前后臺收集到的答復來看,很多人還是有誤解的。
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下面兩張圖是微信群中蔣元武博士分享的動鐵電磁力計算的方法。蔣元武快畢業了,歡迎各大公司搶。
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02
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電磁力的計算方法
洛倫茲力
運動電荷或通電線圈在磁場中所受到的力稱為洛倫茲力。洛倫茲力計算公式只能計算體積力,就是大家熟悉的F=BL*I。其物理意義十分明顯,且計算十分方便。
麥克斯韋張量積分
麥克斯韋張量積分計算的是表面張力,需要做閉合積分面。總的力由面積分計算。2維計算時,曲面退化成曲線。張量積分對網格等要求較高。用張量來算好處在于可以求得表面應力分布。
2d軸對稱模型中計算公式
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3d模型中計算公式
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虛功力
虛功法,或者說虛位移法對體積力和面積力均可以計算。根據能量守恒原理,磁場中儲能的增加量則等于機械能與電能的總和。
我做了一個簡單的表格,匯總相關的磁場仿真軟件和電磁力計算方法。
| 軟件 | 電磁力計算方法 | ||
| 洛倫茲力 | 麥克斯韋張量積分 | 虛功力 | |
| Comsol | √ | √ | - |
| Ansoft(Ansys) | √ | - | √ |
| Jmag | √ | √ | - |
| Femm | √ | √ | - |
| 評價 | 磁場對音圈的力 | 對網格等要求較高 | 從能量守恒角度 |
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