電磁斥力操作機構(gòu)電磁效率優(yōu)化研究.pdf

1、電磁斥力機構(gòu)運動過程涉及到電路放電、電磁感應(yīng)耦合、連桿運動等多個相互作用的動態(tài)子過程，需要聯(lián)合電路方程、空間磁場與渦流方程、運動方程來求解其嚴格的動態(tài)子過程。國內(nèi)外學(xué)者大多通過有限元仿真和等效電路模型兩種方法求解其電磁斥力機構(gòu)的動態(tài)特性，同樣也是利用這兩種方法進行機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。由于各個動態(tài)子過程的相互耦合導(dǎo)致只能通過盲目改變機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)、放電回路參數(shù)尋找動態(tài)特性的變化規(guī)律，進而得到電磁斥力機構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化解。因此有必要解耦分析電路放電與

2、電磁場耦合作用兩個動態(tài)子過程，從物理模型角度分析電路參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與電磁斥力機構(gòu)動態(tài)特性變化規(guī)律之間的關(guān)系，進而直接指導(dǎo)電磁斥力機構(gòu)樣機設(shè)計。
　　本文以線圈-線圈式電磁斥力機構(gòu)為研究對象，針對其放電電路和電磁感應(yīng)耦合兩個動態(tài)子過程，開展了場路解耦分析的電磁斥力機構(gòu)優(yōu)化方法研究。從能量的角度分析，影響放電電路能量轉(zhuǎn)換效率的主要因素為放電回路參數(shù)Leq、C，表征量為放電電流；影響電磁感應(yīng)耦合過程能量轉(zhuǎn)換效率的主要因素為線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)T

3、hi、Hei、Dav，表征量為電磁場耦合產(chǎn)生的最大電磁斥力。通過理論推導(dǎo)最大電磁斥力與線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，得出了場優(yōu)化方法，即在一定的電場能量下得到線圈的最佳外形。采用有限元仿真和樣機實驗兩種方法驗證場路解耦場優(yōu)化方法結(jié)論的正確性。最后通過理論分析得出，CCRM的場優(yōu)化方法同樣適用于CPRM的樣機設(shè)計。
　　場優(yōu)化方法、有限元仿真以及樣機實驗結(jié)果均表明：在一定的電場能量下，電磁斥力機構(gòu)的線圈外形比例系數(shù)α越小、β越大，電磁斥力