Решение задач на тему: Определена сила магнитного поля ферромагнитное основание экспериментально и методами программной

Введение

Тела, являющиеся самостоятельными источниками магнитного поля, т.е. возбуждающие его при отсутствии обмоток, обтекаемых электрическими токами, называются постоянными магнитами. Свойства постоянных магнитов могут быть объяснены особой ориентировкой внутремолекулярных токов.

В настоящее время постоянные магниты активно применяются в различных отраслях: экология (магнитные системы очистки промышленных газовых и жидкостных выбросов, магнитные ловушки и зонды, сепараторы для линий переработки техногенных отходов и отработавшего оборудования), транспортные системы (магнитные системы, позволяющие перемещать магнитные материалы или специальные контейнера в различных плоскостях, не допускающих присутствия человека по тем, или иным причинам), компьютерная (моторы драйверов и компакт-дисков, шаговые двигатели дисководов).

Для большинства этих целей раньше применялись электромагниты. Это объяснялось тем, что по энергетическим и массогабаритным показателям постоянные магниты долгое время значительно уступали электромагнитам. Отметим два недостатка электромагнитов. Во-первых, электромагнит требует присоединения к мощному внешнему источнику питания. Во-вторых, при случайном разрыве питающей цепи удерживающая сила исчезает, что может привести к аварии.

Указанных недостатков лишены постоянные магниты. Постоянные магниты изготавливаются из магнитотвердых, с широкой петлей гистерезиса, материалов. Для магнитопроводов применяются магнитомягкие материалы. Основная особенность магнитных материалов состоит в том, что они способны сохранять запас магнитной энергии после воздействия на них достаточно сильного магнитного поля. [2] С развитием применения редкоземельных металлов появились высокоэнергетические постоянные магниты, пригодные для создания сильных магнитных полей. Постоянные магниты из порошковых материалов (спеченные и магнитопласты) на основе интерметаллического соединения Nd2Fe14B обладают наивысшими значениями магнитных свойств среди высококоэрцитивных материалов. Необходимые для производства магнитопластов высококоэрцитивные порошки обычно получают закалкой из жидкого состояния с последующей скоростной термической обработкой. Последнее необходимо для распада полученной при закалке расплава аморфной фазы.

Спеченные постоянные магниты на основе сплавов типа Nd-Fе-В обладают следующими преимуществами с точки зрения миниатюризации магнитных и электротехнических устройств.

-более высокие магнитные параметры по сравнению с литыми и ферритовыми магнитами (NdFeB в 8-10 раз мощнее ферритов)

-возможность создания сильных магнитных полей при малых габаритах

-одно из наилучших отношений энергетического произведения к цене

Эти обстоятельства позволяют существенно расширить область применения магнитных грузозахватных устройств.При проектировании таких устройств основное внимание следует уделить определению удерживающей силы.

В данной дипломной работы рассматриваются два устройства с постоянными магнитами NdFeB: магнитная пружина и магнитный держатель. Широкого применения в промышленности "магнитная пружина" пока не получила, но в будущем может быть использована там, где обычная пружина не применима. Уже сейчас спроектирована магнитная кровать голландским архитектором Janjaap Ruijssenaars. В ней содержится достаточно магнитов, чтобы удержать в воздухе до 900 кг.

Магнитный держатель предназначен для установки и фиксации деталей, в процессе сборочных и монтажных работ. Рассматривалось реальное устройство, для которого необходимо определить его удерживающую силу.

Оглавление

- Введение 5

- Основные положения метода конечных элементов для решения электромагнитных задач

- Постановка задач расчета электромагнитного поля электротехнического устройства

- Основные положения метода конечных элементов для решения электромагнитных задач

- Магнитная пружина

- Численное решение

- Постановка задачи расчета поля и силы магнитного поля исследуемой установки

- Расчет магнитостатического осесимметричного поля в кусочно-однородной изотропной области для различных значений воздушного зазора между постоянными магнитами

- Расчет силы магнитного поля на верхний магнит устройства методами программной системы конечно-элементного анализа ANSYS

- Исследование сходимости методов расчета силы магнитного поля в зависимости от величина воздушного пространства, окружающего магнитную систему

- Исследование сходимости методов расчета силы магнитного поля в зависимости от количества элементов модели

- Расчет силы магнитного поля на верхний магнит устройства методами программной системы конечно-элементного анализа ANSYS с использованием элементов, моделирующих затухание поля в дальней зоне. Сравнение результатов

- Расчет магнитостатического трехмерного поля в кусочно-однородной трехмерной области. Расчет силы магнитного поля на нижний магнит устройства. Сравнение результатов

- Стратегии решения задачи

- Расчёт трёхмерной магнитостатической задачи на примере исследуемой установки

- Эксперимент

- Описание установки

- Экспериментальные данные

- Сравнение результатов рассчитанных методами программной системы конечно-элементного анализа ANSYS с экспериментальными

- Магнитный Держатель

- Численное решение

- Постановка задачи расчета поля и силы магнитного поля исследуемой установки

- Расчет магнитостатического осесимметричного поля в кусочно-однородной изотропной области для различных значений воздушного зазора между магнитной системой и основанием

- Расчет силы магнитного поля на ферромагнитное основание методами программной системы конечно-элементного анализа ANSYS

- Исследование сходимости методов расчета силы магнитного поля в зависимости от количества элементов воздушного зазора между магнитным держателем и основанием

- Исследование явления насыщения железа в зависимости от толщины основания. Сравнение линейной и нелинейной задач

- Эксперимент

- Сравнение результатов

- Приложение. Охрана труда

- Список литературы. 58

Список литературы

1. Андреева Е. Г., Шамец С. П. Расчет стационарных магнитных полей и характеристик электротехнических устройств с помощью программного пакета ANSYS. Учеб. Пособие. Омск: Изд-во ОМГТУ, 1992, 92с.

2. Арнольд Р.Р. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. Уч.-изд. Москва: Изд-во "Энергия", 1969, 184с.

3. Иродов И. Е. Электромагнетизм. Учеб. Пособие. Москва: Изд-во "Бином". Лаборатория знаний, 2003, 319с.

4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. Учеб. Пособие для вузов. - 11-е изд., испр. и доп. Москва: Изд-во "ФИЗМАЛИТ",2003, 616с.

5. Хризолитов А.А. Машина универсальная для испытания материалов 1958У-10-I. Паспорт 4У2.773.066 ПС. 1980.