弧形永磁体外部磁场的均匀性分析

来源：电子测量技术杂志2024年第16期北京时间：

作者：康瑞，郭彦青，段志强，张盼盼，高宏伟

单位：1.中北大学机械工程学院 太原 030051; 2.陕西晟思智能测控有限公司 西安 712000

摘要：在精密测量和航空航天领域，类磁栅位移传感器对永磁体产生磁场的均匀性有很高的要求，但常见的永磁体磁场均匀性较差，从而影响液压缸位移的高精确、高可靠测量。因此，本文设计了一种具有独特结构的弧形永磁体，首先基于分子电流假说和比奥萨法尔定律，推导弧形永磁体在空间任一点产生磁感应强度的表达式；其次利用Maxwell电磁场分析软件对永磁体的结构尺寸进行优化，确定弧形永磁体的基本尺寸；最后搭建实验平台测量永磁体对应位置处的磁感应强度，通过对比实测数据和Maxwell仿真数据，结果表明：仿真与实验结果基本吻合，弧形永磁体能够产生较为均匀的磁场，磁场均匀区域的相对误差最大不超过3%；在类磁栅位移传感器的实际应用中，敏感元件在弧形永磁体均匀磁场内测试得到一致性较好的简谐信号，为传感器后续细分处理保证信号质量，从而提升传感器的测试精度，进一步证明了弧形永磁体产生均匀磁场的实际意义。

关键词：弧形永磁体;均匀磁场;磁感应强度;Maxwell电磁仿真;类磁栅位移传感器

基金资助：山西省重点研发计划（201903D421008）项目资助