磁性是物质的基本属性之一,约在三千年前就已经被人所认知。磁性材料可分为硬磁材料和软磁材料。其中,硬磁材料指材料在外部磁场中磁化到饱和,在去掉外磁场后,仍然能够保持高剩磁,并提供稳定磁场的磁性材料,也叫永磁材料。永磁材料被大规模应用于能源、通信、交通、计算机、医疗器械等诸多行业。近年来,永磁材料也被广泛应用于计算机、汽车、仪器仪表、家用电器、石油化工、医疗保健、航空航天等行业中的各类微特电机、磁元件、传感器设计、振动俘能及振动控制等领域。
常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料等。其中,合金永磁材料包括稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)、钐钴、铝镍钴。稀土永磁材料因磁化后撤去外磁场而能长期保持较强磁性而广泛应用于隔振系统的设计中。
一般而言,稀土永磁体可以根据需要进行结构设计,并且沿一定的方向磁化后使用。目前,市场上常见的有马蹄形、圆柱形、环形、矩形、薄壁环、扇形及球形等形状的永磁体。环形永磁体因其可设计性好、易于机械装配等优点,可用于磁隔振系统的设计。本专著是作者近年来在低频隔振领域工作的总结,主要介绍基于环形永磁体进行磁刚度非线性隔振系统的设计。因此,本章主要介绍环形永磁体的磁感应强度、非线性永磁力建模以及磁刚度的计算与分析方法。