新型含永磁電磁鐵的設(shè)計與研究.pdf

1、氣動舵機是某些中程及近程導(dǎo)彈上用于進行彈體姿態(tài)調(diào)整的執(zhí)行機構(gòu)，電磁鐵則是氣動舵機電磁閥內(nèi)較為關(guān)鍵的部件，通過控制電磁鐵的吸合或者釋放，能夠?qū)崿F(xiàn)氣路的切換，從而控制舵面的偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)彈體姿態(tài)的調(diào)整。本文針對某型號氣動舵機內(nèi)的電磁鐵吸合時需要持續(xù)通電，造成能耗較大，一方面加重整機負荷，另一方面因為線圈發(fā)熱而影響電磁鐵的力性能及舵機的可靠性這一問題，對電磁鐵進行了重新設(shè)計。
　　首先，對電磁鐵的總體結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，并提出幾種新型含永磁電

2、磁鐵結(jié)構(gòu)方案，實現(xiàn)永磁力保持、電磁力動作；分析各種方案的工作原理、建立等效磁路模型；以滿足保持力（或初始力）為條件，采用磁路法初步計算確定永磁的尺寸（或塊數(shù)）；通過磁路模型計算三種結(jié)構(gòu)方案的靜態(tài)輸出力，通過輸出力比較，優(yōu)選出能夠滿足指標要求的總體方案。
　　然后，采用有限元軟件ANSYS，建立優(yōu)選方案電磁鐵的三維有限元模型，并進行靜態(tài)特性仿真，計算電磁鐵在0安匝、吸合安匝、釋放安匝下的輸出力，與技術(shù)指標進行對比，驗證優(yōu)選方案的可行

3、性；采用FLUX軟件，對電磁鐵的動態(tài)特性進行仿真，得到電磁鐵吸合過程中位移、速度、加速度、吸力、線圈電流等關(guān)于時間的曲線，以及吸合過程的動態(tài)響應(yīng)時間，與動態(tài)響應(yīng)時間指標進行對比，進一步證明方案的可行性。
　　為進一步提高電磁鐵的輸出力性能、改善動態(tài)響應(yīng)時間，對電磁鐵上下永磁厚度、銜鐵直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化；基于有限元仿真模型，進行參數(shù)化建模，對需要優(yōu)化的參數(shù)取不同的離散值，通過有限元仿真軟件，計算各參數(shù)在不同值下的電磁鐵吸力特性（

4、或動態(tài)響應(yīng)時間），研究各個參數(shù)變化時對輸出力（或動態(tài)響應(yīng)時間）的影響關(guān)系，并通過比較確定各參數(shù)的最優(yōu)取值。
　　為了提高電磁鐵的抗干擾特性及質(zhì)量穩(wěn)定性，從而提高其可靠性，對新型電磁鐵結(jié)構(gòu)進行容差設(shè)計。確定容差設(shè)計的目標函數(shù)及誤差因素，安排正交試驗，用ANSYS仿真計算誤差因素不同水平組合下電磁鐵的輸出特性值；研究各個參數(shù)波動對輸出特性波動的影響關(guān)系，找出對產(chǎn)品性能波動影響較大的因素，為各參數(shù)分配合適的容差范圍。
　　最后，對