超磁致伸缩力传感执行器磁路优化设计与分析

以超磁致伸缩力传感执行器为研究对象,基于磁致伸缩与涡流损耗理论,应用COMSOL有限元软件进行磁场分析,系统地研究了导磁体参数对磁通密度与涡流的影响规律。为增大磁通密度、减小涡流损耗,以超磁致伸缩棒中轴线上磁通密度均匀度为评价标准,优化了导磁体参数,并将导磁体分区绝缘。静、动态磁场下与未优化时实验结果进行对比,结果表明:静磁场中优化后的磁通密度均值提升了0.0161T,均匀度提升了4.5%;动态磁场中,分区绝缘可有效减少涡流损耗,优化后的力传感器灵敏度提升了5.76%。

超磁致伸缩超声换能器的磁路优化设计

为了改善磁路环境,最大限度地降低超磁致伸缩超声换能器的发热,将磁路间隙作为研究对象,采用Maxwell有限元软件对磁路间隙与超磁致伸缩材料(GMM)棒的磁场强度的关系进行了分析,并通过实验对超声换能器的阻抗和振幅,以及GMM棒的温度进行了测量。结果表明:随着磁路间隙的增大,GMM棒的磁场强度和磁场均匀度减小;随着导磁圆筒槽宽的增大,超声换能器的谐振频率基本一致,GMM棒的温度减小。当导磁圆筒的槽宽约为6 mm时,该GMM棒的磁场均匀度最高,机械品质因数最大,这对超磁致伸缩超声换能器的优化设计具有重要的意义。

管道漏磁内检测装置的磁路优化设计

为了提高管道漏磁内检测装置的检测精度,针对漏磁检测装置的测量节部分,利用克希柯夫方程以及MATLAB软件对磁路进行优化设计.选择95A型霍尔传感器、Q235钢、N42型钕铁硼和铜制钢刷搭建管道漏磁内检测装置的测量节部分,并在含有线型和圆孔型标准伤的钢管内进行实验.根据采集到的漏磁信号对缺陷进行重构,实验结果表明,检测精度满足管道漏磁检测装置的设计要求,能够检测到深度是管壁厚度的10%、直径为1.5mm的圆形缺陷,验证了磁路优化设计的正确性.

S波段3.1MW磁控管磁路优化设计

针对S波段3.1MW磁控管电磁铁与磁控管的配合问题,对磁控管互作用空间磁场分布均匀性进行了测试,通过测试发现磁控管互作用空间角向磁场分布均匀,径向磁场分布变化不大,轴向磁场变化超过40%;采用电磁仿真软件对磁控管内导磁极靴进行了优化设计,磁控管互作用空间轴向磁场变化可控制在10%以内,使磁控管频谱质量更好,工作更为稳定。

爬壁机器人磁吸附结构的磁路优化设计与试验分析

基于Halbach永磁阵列,提出一种优化有限体积下吸附结构磁路的方法。针对船舶壁面维修保养机器人功能单一的问题,介绍一种模块化多功能船舶壁面维修保养机器人,包括清洗模块、除锈模块、喷漆模块,着重对运动机构的吸附结构进行优化分析。研究平面形Halbach永磁阵列对吸附力的影响。通过正交试验分析平面永磁阵列的不同参数(N、n、ε_(1)、ε_(2)、h、h_(1))对吸附力的主次影响,并选定最优方案。试验结果表明:永磁阵列的高度一定时,不宜增加轭铁;永磁阵列的长L≤55 mm时,参数N应取值{2,3};宽W≤20 mm时,n应取值{1,2};ε_(1)和ε;的取值受到N、n、h的影响。

无线供电式音圈电机的磁路优化设计

针对音圈电机在长时间往复运动容易发生故障的缺陷,提出一种取消供电引线,利用电磁感应原理进行非接触电能传输的新型音圈电机结构。本文对新型音圈电机的供电结构进行了数学模型推导分析,并且通过有限元优化分析软件对不同永磁体分布方式和结构尺寸参数下的气隙磁密进行分析,提出了相应的优化思路。最后完成对永磁体磁路结构和供电磁路结构的尺寸优化设计,令该新型结构可以满足设计要求并制作了一台样机验证了该优化结果。

基于挤压模式的磁流变车刀减振仪磁路优化设计

为抑制外圆车削振动,设计了基于挤压模式的磁流变液车刀减振仪。在其结构和零件材料已确定的基础上,通过电磁学理论,利用Ansoft Maxwell对不同结构参数组下减振装置内的磁感应强度进行了三维磁场仿真分析,总结了不同参数组对磁感应强度的影响规律,获得了理论上的最大磁感应强度,并据此确定了外圆车刀减振仪的结构。

矩形磁钢同步永磁联轴器的磁路优化设计

介绍了一种采用平行磁化的矩形磁钢的同步永磁联轴器(Synchronous Permanent Magnet Coupling,SPMC)。首先,将采用瓦形磁钢和矩形磁钢的SPMC的磁力线分布、气隙磁密及拉脱扭矩进行了对比分析研究;其次,研究了不同气隙工况下,磁极对数、磁钢厚度对采用矩形磁钢的SPMC拉脱扭矩的影响;然后,推导出了矩形磁钢取代瓦形磁钢时SPMC的磁钢节省率计算公式,并分析了磁极对数、磁钢外径及磁钢厚度对磁钢节省率的影响;最后,选择了4种不同参数的SPMC进行样机试制和试验验证。试验结果与仿真结果的对比分析进一步证明了有限元仿真计算结果的准确性以及矩形磁钢取代瓦形磁钢的完全可行性。

基于磁路优化的伺服电机制动转矩提高方法研究

本文提出一种伺服电机制动器输出转矩提高方法,从电磁力及输出转矩解析式出发,推导了磁阻与制动转矩的关系,并利用有限元软件建立制动器三维模型,发现可以采用磁路优化的方法提高电机制动器电磁力和输出转矩。通过优化制动器定子磁轭和动子磁轭的磁密分布,提出一种定子磁轭凸起结构设计和动子磁轭与轮毂耦合设计方法,最终使电机制动器电磁力提高26.3%,制动转矩提高15.7%。

考虑本征非线性的磁致伸缩力传感器磁路优化设计研究

针对压电式力传感器和超磁致伸缩力传感器无法对交变载荷进行连续测量的问题,设计了一种以Galfenol合金为敏感元件的封闭式力传感器结构。为对传感器磁路进行优化设计,提出一种考虑材料本征非线性的磁路设计方法,并将之与采用线性磁导率的仿真方法进行对比研究。仿真对比显示,所提出的仿真新方法具有更高的准确性。基于该方法对封闭式力传感器和开放式的力传感器进行了磁路对比,仿真和实验结果显示,利用闭合结构对力传感器进行设计,可以有效提高磁通的利用效率,减少漏磁。同时,仿真得到的磁通密度分布与实验实际测量得到的磁通密度吻合较好,验证了封闭式磁路的可靠性及合理性。

基于ANSYS的孔式磁流变减震器的磁路设计及优化

设计了一种孔式磁流变减震器的磁路结构,运用ANSYS软件的参数化编程语言APDL建立磁路的有限元模型,对其进行仿真并优化。通过优化分析,得出在某一材料、某一参数结构下,阻尼通道区间的磁感应强度达到最大,比假定参数下的磁感应强度明显增大,提高了39.4%。结构更加合理,达到了优化的目的。

超磁致伸缩换能器磁路设计及振动性能测试

研制了一种超磁致伸缩换能器。为了改善磁路,提高换能器的振动性能,利用有限元法对换能器进行仿真计算,重点研究了导磁块和导磁筒对换能器性能的影响,又仿真计算了换能器工作时的温升;对研制的换能器阻抗和振幅进行了测量;结果表明:随着导磁筒厚度的增加,Terfenol-D棒的磁场强度先增大后减小,磁场均匀度先减小后不变,输出振幅先增大后略有减小;随着导磁块厚度的增大,Terfenol-D棒的磁场强度和磁场均匀度增大,输出振幅也增大;与无导磁筒的换能器相比,有导磁筒的换能器的机电转换系数和输出振幅均较大,但工作相同时间后的温度较高。该研究提供一种对超磁致伸缩换能器的磁路结构进行设计优化,并提高其振动性能的仿真计算方法。

霍尔传感器磁路结构仿真分析与优化

针对特殊应用环境的霍尔电流传感器叠片铁芯磁路结构对传感器基本性能的影响进行分析。通过电磁场的基本理论,应用安培环路定律以及基尔霍夫磁路定律,推导出影响磁路性能的方程。结合Maxwell仿真工具,对于现有磁路结构进行仿真分析。提出环路截面不均匀、叠片间隙等影响磁路性能的因素,通过对其进行优化设计,改善各个影响因素。将优化后的磁路应用到传感器样机,使传感器的精度提升至0.04%,零点性能更加稳定。

盘鼓混合式磁流变踏板力调控装置结构设计与优化

为了解决踏板感觉对电动汽车再生制动应用的不良影响问题,设计了可嵌入安装于制动踏板根部的磁流变踏板力调控装置。基于嵌入安装需求,设计了盘鼓混合式的磁流变装置,运用有限元方法优化设计装置磁路结构,并进行样机性能测试分析。结果显示:所设计的磁流变踏板力调控装置结构紧凑,能有效实现嵌入式安装;磁流变踏板力调控装置的输出力矩可调范围广,可达0.2~32.0 Nm,能满足踏板力调控需求;同时,磁流变踏板力调控装置输出力矩受转速影响较小,可通过控制电流调节输出力矩,易于实现踏板力的精准调控。

一种优化转子磁路结构对永磁直流无刷电机性能的影响

永磁直流无刷电机磁路对电机的性能有着重要的影响.本文在通用的电机结构基础上提出了一种新的优化转子磁路的方法,并通过建立磁路模型与仿真分析验证了新方法的有效性.实验证明优化转子磁路结构的方法不仅能有效地提高气隙磁通,增强电机的功率密度,还能降低铁损,提高电机效率,具有重要的现实意义与价值.

磁流变纳米复合材料减振器的磁路分析

为解决磁流变纳米复合材料减振器磁路设计问题,研究了磁流变纳米复合材料减振器磁路计算方法,并对磁流变纳米复合材料减振器的结构进行改善,利用ANSYS软件对改善后磁流变纳米复合材料减振器磁路进行了仿真分析,仿真结果与理论相结合,验证磁路计算及结构改善的正确性。改善后磁流变纳米复合材料处磁场强度最先达到饱和状态,对磁流变纳米复合材料减振器磁路的设计及优化提供了有效的思路和方法。

车用磁流变减振器的磁路设计

磁流变减振器磁路的设计是减振器设计中较为重要的一步,为使磁路的设计思路更加完善,对影响磁路性能的各关键问题应进行比较细致的分析。选择合理的磁路参数和设计方法决定着减振器的设计能否满足性能要求,利用有限元分析软件ANSYS对设计的磁路结构进行了仿真,结果表明设计的磁路结构满足性能要求,磁路设计方法较为合理,通过分析仿真结果可对磁路结构进一步优化,使设计的磁路结构性能得到最大的发挥。

馈能型磁流变减振器磁路设计与特性研究

为提高馈能型磁流变减振器的集成性,降低磁路互相干扰,提出了一种馈能式磁流变减振器结构。应用Maxwell软件建立馈能电机二维仿真模型,分析该结构的馈能特性;搭建减振器活塞1/2二维有限元模型,分析活塞结构参数对阻尼通道磁场的影响,并对活塞进行改进;开展了减振器特性试验。结果表明:改进结构馈能电压最大值为1.141 V,馈能电机对阻尼通道的磁感应强度影响仅为0.14%,影响极小;减振器的特性试验值与仿真值基本吻合,曲线圆润饱满,减振效果好。

电涡流TMD阻尼特性的有限元模拟与参数优化

调谐质量阻尼器(TMD)在人行桥、大跨楼板等结构的竖向振动控制中有着较为广泛的应用。传统的TMD采用硅油作为阻尼单元,这不但会带来施工不便、耐久性差、阻尼难以调节等问题,而且硅油还会给TMD带来附加刚度,造成频率的失调。利用电涡流阻尼代替硅油,提出了一种新型的电涡流TMD,并利用大型电磁场有限元分析软件Opera3D对其进行建模分析。对永磁铁布置方式、导体板厚度和导磁板厚度进行了参数优化分析,结果表明:永磁铁布置方式对电涡流阻尼有较大的影响;电涡流阻尼随着导体板、导磁板厚度的增加呈非线性增长。最后,对经优化设计的磁路进行电涡流阻尼与磁导间距间关系的分析与公式拟合,并提出了一种有较强适用性的电涡流TMD设计方法。

超磁致伸缩激振器的优化设计及应用分析

为优化超磁致伸缩激振器的工作特性,对激振器的磁路结构进行研究和设计,得到了相应的结构参数。结合麦克斯韦电磁学理论建立激振器磁路的有限元模型与动态数学模型,分析导磁体和等效质量对激振器磁路结构和输出特性的影响,得出该激振器相应的设计方案。应用数据分析表明,用此激振器搭建的振动时效平台能够满足时效工件对激振源的要求。