在设计磁体的时候，你希望尽可能节省材料，同时还在所研究的物体上产生尽可能大的力。对于这个问题，您可以使用 COMSOL Multiphysics 及其附加的 AC/DC 模块计算单面磁体的力。
单面永磁体
很有可能，您家里的冰箱上或办公室的白板上都有一些磁体。这是单面永磁体的一种常见用途，但它们也会被用在更先进的应用中，例如粒子加速器、磁共振成像（MRI）仪和高速列车的磁悬浮（Maglev），等等。
大家可能都知道，传统的磁体有南北两极。磁场从北极发出，然后弯曲回到相对的南极，使它成为一个磁偶极。单面磁体在一侧有一个单极，如下图所示。
冰箱贴磁铁的磁通量分布。
单面通量计算
要为单面磁体建模，您可以按照 COMSOL 案例库的单面磁体和金属板教程模型中的说明进行操作。该模型使用的数学表达式包含了来自一篇 IEEE 论文 “One-sided fluxes in planar, cylindrical, and spherical magnetized structures” 的数据。另外，您也可以通过将磁体排列成这样的方式来模拟单面磁通量，即使净磁场在一边得到增强，而在另一边被抵消，详细请看下文的介绍。
磁屏蔽
为了计算出准确的力，您需要对磁体旁边的物体进行建模。但是，对整个白板、冰箱或其他什么东西进行 3D 建模，会消耗大量计算资源。因此，您可以利用AC/DC 模块中的磁屏蔽边界条件。
单面永磁体的磁通密度箭头图。左图：含磁性材料模型的图；右图：含磁屏蔽边界的图。
将磁屏蔽建模为一块板而不是整个三维物体，可以节省时间。在这种模拟中，一种常见的材料是 \mu-金属，它是一种具有高渗透性和延展性的金属合金。您还可以为板设置不同的材料属性，看看对结果有什么影响。
例如，一些应用要求考虑磁饱和效应。为此，您可以使用非线性磁性材料对平板进行建模。有关这方面的详细说明也可以在模型文档中找到。
磁通量计算
如果您使用 AC/DC 模块建立并求解这个模型后，会发现单面磁体产生的力很大。
磁体上的磁通密度和磁通密度方向绘制在模型几何的横截面上。使用一个单独的图例尺标表示板中的磁通密度。
评论 (0)