定制永磁物体的磁化模拟

　　在该模型中，一块具有所需形状的原始磁性材料暴露于磁性充电器产生的高外加磁场中。不同区域同时暴露于不同的外加磁场中，以获得定制的磁性取向模式。图像显示一个半圆形环沿其轴线以 6 个交替反转的磁化方向磁化。每个磁化部分的角伸展为 300。因此，模拟了一个具有 6 组线圈且电流流动方向交替变化的磁性充电器。

　　图 1. 磁化充电器。图片由 Bodo's Power Systems  提供

　　图 2. 电流感应。图片由 Bodo's Power Systems 提供

　　图 3. 待磁化的半圆环。图片由 Bodo's Power Systems提供
　　半圆形磁环的原始部分夹在充电器板之间，并为模型分配适当的材料。通过在 AMPERES 中选择“磁化”命令，对该模型进行离散化和求解。磁化完成后，删除与磁性充电器相关的几何图形，并为半圆形圆盘分配适当的永磁材料属性。通过在 AMPERES 中点击“运行求解器”来确定磁化环产生的磁场，从而求解该模型。

　　本次模拟涉及两个重要步骤。首先，将要磁化的材料分成许多小体积，因为分割数越多，精度越高。但分割数不应超过要求数。在本例中，半圆环被分成 6 个相等的角部分，每个角部分又细分为 9 个小体积。总共，半圆环被分成 54（=6X9）个小体积。将磁化件分成小体积的原因是 AMPERES 计算每个小体积几何中心的磁通密度矢量 (B)，并沿 B 矢量方向对其进行磁化。程序还会为每个小体积分配适当的新永磁材料。

　　图 4. 夹在磁化充电器板之间的半圆环。图片由 Bodo's Power Systems 提供

　　图 5. 磁化后半圆环离散体积的永磁方向。图片由 Bodo's Power Systems提供
　　这种新材料的退磁曲线将是分配给原始材料的永磁材料退磁曲线的缩小版。比例因子是较小体积几何中心的 B 场值与用户指定的将原始材料磁化到强度所需的 B 场的比率。强度的意思是，永磁体在磁化后将具有供应商指定的退磁曲线。

　　需要注意的是，原始件的磁性材料特性与磁化件的磁性材料特性相同。对于原始件，磁性材料可以是具有恒定相对磁导率的线性材料，也可以是仅局限于第二象限的非线性BH曲线所指定的非线性材料。

　　图 6. 磁化后分配给离散体积的次要永磁材料。图片由 Bodo's Power Systems提供

　　在 AMPERES 中完成磁化后，程序会分配不同的次要永磁材料，这些材料是初分配的永磁材料的缩小版本。图 7 和图 8 中显示的 B 场结果采用次要永磁材料，而图 9 和图 10 中显示的 B 场结果采用初分配的永磁材料。从这些结果中，您可以看到使用由 AMPERES 计算的次要磁性材料的效果。

　　图 7. 已删除磁性充电器。磁化半圆环上方 10 毫米表面上磁通密度矢量 B 的 Y 分量轮廓。图片由 Bodo's Power Systems提供

　　图 8.磁通密度 B 的 Y 分量沿磁化环上方 1 毫米的半圆弧变化。图片由Bodo's Power Systems 提供  [PDF]

　　图 9. 为所有小体积分配初始永磁材料。磁化半圆环上方 10 毫米表面上磁通密度矢量 B 的 Y 分量轮廓。图片由 Bodo's Power Systems 提供

　　图 10. 所有小体积均分配有初始永磁材料。磁通密度 B 的 Y 分量沿磁化环上方 1 毫米的半圆弧变化。