苏徐昆 冷永刚 张雨阳 范胜波

(天津大学机械工程学院, 天津 300350)

(2021 年3 月8日收到; 2021 年4 月6日收到修改稿)

1 引 言

基于磁体间相互作用的应用可追溯至上千年前.如今, 永磁体也被广泛应用在工业界和日常生活中[1].例如, 永磁体被大量应用于振动控制[2]和振动能量采集装置[3,4]中, 利用磁力的非线性性质使系统产生双稳或多稳状态[5,6].在各类应用永磁体的装置中, 磁力的计算显得尤为重要, 而磁感应强度的计算是磁力计算中关键的一步.目前, 除去采用有限元算法或经验公式的办法外[7], 计算永磁体空间磁感应强度或永磁体间相互作用力的理论模型主要有磁化电流法和磁荷法[8-10], 二者本质上是等效的[11].

本课题组最近的研究发现, 尺寸差异较大的成对永磁体相互作用时, 若两磁铁相同的极性互相靠近到一定距离, 斥力会转变为吸力, 小磁铁最终会吸附在大磁铁上.大磁铁在小磁铁磁场的作用下发生局部退磁[12].在撤掉小磁铁后, 大磁铁形成单面双极性磁铁而小磁铁保持不变.定性层面上,小尺寸磁铁在退磁曲线上负载线斜率的绝对值更大, 因而它对外加磁场的敏感性要小于大尺寸磁铁[13,14], 小尺寸磁铁仅用于产生方向和大磁铁磁化强度方向相反的外加退磁场.在机电系统中利用该单面双极性磁铁, 能够产生近场局部可调控的磁场而不影响远场的值, 在多稳态非线性装置[15]、直流电机[16]和新型位移传感器[17]等研发领域中可能有一定应用……