弧形永磁体外部磁场的均匀性分析

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。