磁力耦合
關(guān)注創(chuàng)建者：C乘風(fēng)破浪 創(chuàng)建時(shí)間：2022-12-28
磁力耦合的視頻教程
Workbench電磁多物理場(chǎng)耦合課程之“Maxwell與Thermal、Fluent磁熱耦合工程應(yīng)用”
磁力雙向耦合分析關(guān)鍵點(diǎn)； 11） Workbench平臺(tái)磁熱、磁結(jié)構(gòu)應(yīng)力耦合數(shù)據(jù)傳遞關(guān)鍵點(diǎn)； 12） Workbench平臺(tái)磁熱、磁結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲耦合分析關(guān)鍵點(diǎn)。
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Workbench電磁多物理場(chǎng)耦合課程之“Maxwell電磁場(chǎng)工程應(yīng)用”
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Workbench電磁多物理場(chǎng)耦合課程之“Maxwell與Mechanical磁結(jié)構(gòu)力、結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲耦合工程應(yīng)用”
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磁力耦合的實(shí)例教程
摘 要：選取X80輸油氣管道作為研究對(duì)象，建立相應(yīng)的磁力學(xué)模型，通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)的方法，研究地磁場(chǎng)環(huán)境下復(fù)雜應(yīng)力-磁通量的變化規(guī)律。首先，通過(guò)COMSOL有限元仿真軟件建立了X80管道模型，用Mises應(yīng)力表征輸油氣管道不同內(nèi)壓荷載作用下的應(yīng)力值，設(shè)置地磁場(chǎng)強(qiáng)度為50μT的背景磁場(chǎng)，對(duì)輸油氣管道模型施加不同的內(nèi)壓荷載，通過(guò)軟件計(jì)算分析，得出輸油氣管道壁上磁通量信號(hào)的分布情況。然后，通過(guò)對(duì)地磁場(chǎng)環(huán)境下輸油氣管道應(yīng)力-磁通量耦合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，得出管道壁上磁通量信號(hào)隨復(fù)雜應(yīng)力的變化情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。結(jié)果表明：在地磁場(chǎng)環(huán)境下，輸油氣管道的復(fù)雜應(yīng)力在增大的過(guò)程中，其對(duì)應(yīng)的磁通量信號(hào)也在增強(qiáng)，兩者呈線性相關(guān)。同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了理論模型與仿真結(jié)果的可靠性。
關(guān)鍵詞：油氣管道;磁力耦合;地磁場(chǎng);磁通量;
0 引言
20世紀(jì)初期，Langevin開(kāi)始將經(jīng)典的力學(xué)理論與原子的磁疇結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，推導(dǎo)出了居里定律，一門磁學(xué)與力學(xué)交叉的學(xué)科磁力學(xué)研究開(kāi)始進(jìn)入許多學(xué)者的視野。Bozorth R M等[1]針對(duì)磁力耦合問(wèn)題做了大量的實(shí)驗(yàn)，其中包括鐵磁性材料在內(nèi)壓荷載作用下對(duì)外界磁場(chǎng)產(chǎn)生影響的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明外界磁場(chǎng)與構(gòu)件材料應(yīng)力變形之間的影響是一個(gè)可逆的過(guò)程。William F B[2]為了證實(shí)鐵磁性材料的磁化過(guò)程具備不可逆和磁滯特點(diǎn)，在之后對(duì)其進(jìn)行不斷地探索研究。Craik D等[3]做了大量的磁機(jī)制效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)力對(duì)磁化的影響因素很多，不能片面地僅用磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)說(shuō)明，磁疇結(jié)構(gòu)在應(yīng)力作用下是一個(gè)分布不連續(xù)的變化。Jiles等[4]通過(guò)總結(jié)前人工作的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論，推導(dǎo)出了接近原理，該理論指出在管線鋼材料上施以循環(huán)應(yīng)力，將使磁化強(qiáng)度沿著趨向于無(wú)磁滯磁化強(qiáng)度的方向發(fā)展，但同時(shí)此過(guò)程也產(chǎn)生不可逆性。
展開(kāi) COMSOL 軟件的洛倫茲耦合 特征通過(guò)計(jì)算洛倫茲力和反電動(dòng)勢(shì)來(lái)捕獲這種雙向效應(yīng)。它是磁場(chǎng) 接口和固體力學(xué) 接口之間的多物理場(chǎng)耦合特征，用于將洛倫茲力從磁場(chǎng) 接口傳遞到固體力學(xué) 接口，并將感應(yīng)電場(chǎng)從固體力學(xué) 接口傳遞到磁場(chǎng) 接口。洛倫茲力和感應(yīng)電場(chǎng)使用下面的公式計(jì)算：
其中， 是電導(dǎo)率， 是施加的電場(chǎng)， 是動(dòng)圈的速度， 是磁通密度， 是感應(yīng)電場(chǎng)。總電流密度 ，包括來(lái)自外加電場(chǎng)和感應(yīng)電場(chǎng)的貢獻(xiàn)，用于計(jì)算洛倫茲力 。
在對(duì)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行建模時(shí)，通常會(huì)在音圈域中添加耦合，如揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器-頻域分析和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器-瞬態(tài)分析教程案例所示。
在揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器–頻域分析教程示例中，使用 洛倫茲耦合特征對(duì)動(dòng)態(tài)動(dòng)圈換能器進(jìn)行建模。
磁力作用力
平衡電樞接收器也由磁鐵、線圈和隔膜制成。但是，它是在完全不同的機(jī)理下運(yùn)行的。在這類設(shè)備中，線圈是固定的，根本不會(huì)移動(dòng)。
單個(gè)平衡電樞接收器包含一個(gè)小電樞(臂)，它被放置在一個(gè)音圈內(nèi)，在兩個(gè)磁鐵之間保持平衡。當(dāng)交流電流通過(guò)線圈時(shí)，電樞被磁化并處于麥克斯韋應(yīng)力 下，即磁體之間存在的電磁力。該電磁力導(dǎo)致電樞振動(dòng)并從一個(gè)磁鐵移動(dòng)到另一個(gè)磁鐵。由于電樞連接到隔膜，其振動(dòng)會(huì)傳遞到隔膜上，從而產(chǎn)生聲波。
平衡電樞接收器，利用磁體之間的麥克斯韋應(yīng)力來(lái)觸發(fā)振動(dòng)。
這個(gè)物理現(xiàn)象可以用 COMSOL 軟件中的磁力耦合 特征捕獲。該特征是磁場(chǎng) 接口和固體力學(xué) 接口之間的另一個(gè)多物理場(chǎng)耦合，用于計(jì)算施加在磁化可變形固體上的麥克斯韋應(yīng)力，以及結(jié)構(gòu)變形對(duì)材料磁化的影響。應(yīng)力包括導(dǎo)致固體變形的兩個(gè)分量：磁化體內(nèi)存在的應(yīng)力，以及與周圍磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的應(yīng)力。前者被建模為體載荷，后者被當(dāng)作一個(gè)實(shí)體外部邊界上的邊界載荷施加。
對(duì)于有限變形，固體中電磁應(yīng)力和材料磁化強(qiáng)度的表達(dá)式可以使用下面被稱為 磁焓 的熱力學(xué)勢(shì)導(dǎo)出：
其中， 和 分別是自由空間和相對(duì)磁導(dǎo)率。
展開(kāi) 一、磁力泵的概念
磁力驅(qū)動(dòng)泵是應(yīng)用永磁傳動(dòng)技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)力矩的無(wú)接觸傳遞的一種新型無(wú)密封泵。其主動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間不存在機(jī)械聯(lián)接， 結(jié)構(gòu)中不需動(dòng)密封存在， 所以該型泵無(wú)密封、可實(shí)現(xiàn)零泄漏。磁力驅(qū)動(dòng)泵由泵、磁力傳動(dòng)器、磁力傳動(dòng)泵的特有結(jié)構(gòu)部分和電機(jī)組成。其關(guān)鍵部件磁力傳動(dòng)器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和不導(dǎo)磁的隔離套組成。
磁力傳動(dòng)裝置示意圖
二、傳動(dòng)原理
根據(jù)磁場(chǎng)能穿透空氣隙和非磁性介質(zhì)原理，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)磁力線的作用耦合了與葉輪相聯(lián)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了力矩的非接觸式傳遞，由原來(lái)常規(guī)泵的一根軸加設(shè)軸封部件改為兩根軸加設(shè)隔離套結(jié)構(gòu)，將動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封，泵軸、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子被泵體、隔離套完全封閉，從而徹底解決了介質(zhì)的泄漏問(wèn)題，也徹底解決了“跑、冒、滴、漏”問(wèn)題，消除了煉油化工行業(yè)易燃、易爆、有毒、有害介質(zhì)通過(guò)泵密封泄漏的安全隱患，有力地保證了職工的身心健康和安全生產(chǎn)。
三、磁力泵的工作條件
磁力泵輸送介質(zhì)的密度不大于1300kg/m3，粘度不大于30×10-6m3/S的不含鐵磁性和纖維的液體。
展開(kāi) 因此，緊湊的電路布局和降低耦合之間的最佳平衡是正確排列所有電感的方向。
圖1. 由磁力線可以看出互感與電感排列方向有關(guān)
對(duì)電路B的方向進(jìn)行調(diào)整，使其電流環(huán)路平行于電路A的磁力線。為達(dá)到這一目的，盡量使電感互相垂直，請(qǐng)參考低功率FSK超外差接收機(jī)評(píng)估 （EV）板（MAX7042EVKIT）的電路布局（圖2）。
該電路板上的三個(gè)電感（L3、L1和L2）距離非常近，將其方向排列為0°、45°和 90°，有助于降低彼此之間的互感。
圖2. 圖中所示為兩種不同的PCB布局
其中一種布局的元件排列方向不合理（L1和L3），另一種的方向排列則更為合適。
綜上所述，應(yīng)遵循以下原則：
電感間距應(yīng)盡可能遠(yuǎn)。
電感排列方向成直角，使電感之間的串?dāng)_降至最小。
引線耦合
如同電感排列方向會(huì)影響磁場(chǎng)耦合一樣，如果引線彼此過(guò)于靠近，也會(huì)影響耦合。這種布局問(wèn)題也會(huì)產(chǎn)生所謂的互感。
RF電路最關(guān)心問(wèn)題之一即為系統(tǒng)敏感部件的走線，例如輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、接收器的諧振槽路、發(fā)送器的天線匹配網(wǎng)絡(luò)等。
返回電流通路須盡可能靠近主電流通道，將輻射磁場(chǎng)降至最小。這種布局有助于減小電流環(huán)路面積。返回電流的理想低阻通路通常是引線下方的接地 區(qū)域—將環(huán)路面積有效限制在電介質(zhì)厚度乘以引線長(zhǎng)度的區(qū)域。
展開(kāi) 
磁力耦合的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
磁力耦合的最新內(nèi)容
關(guān)鍵詞：油氣管道;磁力耦合;地磁場(chǎng);磁通量;
0 引言
20世紀(jì)初期，Langevin開(kāi)始將經(jīng)典的力學(xué)理論與原子的磁疇結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，推導(dǎo)出了居里定律，一門磁學(xué)與力學(xué)交叉的學(xué)科磁力學(xué)研究開(kāi)始進(jìn)入許多學(xué)者的視野。
磁力傳動(dòng)裝置示意圖
二、傳動(dòng)原理
根據(jù)磁場(chǎng)能穿透空氣隙和非磁性介質(zhì)原理，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)磁力線的作用耦合了與葉輪相聯(lián)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了力矩的非接觸式傳遞，由原來(lái)常規(guī)泵的一根軸加設(shè)軸封部件改為兩根軸加設(shè)隔離套結(jié)構(gòu)，
類似于圖1，表示可能存在的磁力線耦合。
綜上所述，布板時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
引線下方應(yīng)保證完整接地。
敏感引線應(yīng)垂直排列。
這個(gè)物理現(xiàn)象可以用 COMSOL 軟件中的磁力耦合 特征捕獲。該特征是磁場(chǎng) 接口和固體力學(xué) 接口之間的另一個(gè)多物理場(chǎng)耦合，用于計(jì)算施加在磁化可變形固體上的麥克斯韋應(yīng)力，以及結(jié)構(gòu)變形對(duì)材料磁化的影響。應(yīng)力包括導(dǎo)致固體變形的兩個(gè)分量：磁化體內(nèi)存在的應(yīng)力，以及與周圍磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的應(yīng)力。前者被建模為體載荷，后者被當(dāng)作一個(gè)實(shí)體外部邊界上的邊界載荷施加。
