電磁斥力操作機(jī)構(gòu)電磁效率優(yōu)化研究.pdf

1、電磁斥力機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程涉及到電路放電、電磁感應(yīng)耦合、連桿運(yùn)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(yùn)動方程來求解其嚴(yán)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(jī)構(gòu)的動態(tài)特性，同樣也是利用這兩種方法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(jī)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(jìn)而得到電磁斥力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)動態(tài)特性變化規(guī)律之間的關(guān)系，進(jìn)而直接指導(dǎo)電磁斥力機(jī)構(gòu)樣機(jī)設(shè)計(jì)。
　　本文以線圈-線圈式電磁斥力機(jī)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(jī)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(jī)實(shí)驗(yàn)兩種方法驗(yàn)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(jī)設(shè)計(jì)。
　　場優(yōu)化方法、有限元仿真以及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明：在一定的電場能量下，電磁斥力機(jī)構(gòu)的線圈外形比例系數(shù)α越小、β越大，電磁斥力