动磁式音圈电机的开发与应用

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1、动磁式音圈电机的开发与应用Developmentandapplicationofamovingmagnetvoicecoilmotor工程领域：化学工程作者姓名：吴昊指导教师：陈刚教授企业导师：贾立辉高级工程师天津大学化工学院二零一七年五月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了

2、谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据摘要音圈电机作为特种直线电机，越来越多的被应用于各行业领域。其中，动磁式音圈电机凭借其优良的性能，逐渐得到了更广泛的关注。国外对于音圈电机的技

3、术研究已经趋于成熟，而国内对其的研究工作却仍处于初级阶段。本文从动磁式的作动原理出发，设计并开发了一台大推力、大行程、可实现高频作动的动磁式音圈电机。应用多物理场耦合模拟软件Comsol5.2对电机的核心结构进行了模拟对比分析，同时对电机结构的关键参数进行了参数化扫描计算。计算结果表明，电机的推力随永磁体的厚度和宽度的增大而先增大后趋于不变，随线圈匝数的增加而先增大后趋于不变，随气隙尺寸的增大而先减小后不变。本文还以自制的动磁式音圈电机为作动器构建了一套疲劳试验系统，并对硫化天然橡胶材料进行了疲劳性能测试。试验结果表明，硫化天然橡胶的疲劳寿命会随着应变

4、幅值的增大和加载频率的提高而变短。同时，还进行了大位移幅值的疲劳试验和静态压缩试验。上述试验验证了该动磁式音圈电机能够提供静态最大载荷±750N，动态最大载荷±1250N的作动力，载荷精度0.001N；能够提供40mm的位移行程，位移精度0.1μm；能够提供0.001~50Hz的作动频率，且长时间运行稳定，清洁无噪声。关键词：音圈电机，动磁式，有限元方法，疲劳性能，硫化天然橡胶I万方数据II万方数据ABSTRACTAsaspeciallinearmotor,voicecoilmotoriswidelyusedinvariousindustries.Am

5、ongthem,themoving-magnetvoicecoilmotorgraduallygetsabroaderattentionbecauseofitsexcellentperformance.Theresearchforvoicecoilmotorhastendedtobematureinforeigncountries,butstillisinprimarystageinChina.Inthispaper,accordingtotheprincipleofmoving-magnettype,amoving-magnetvoicecoilmo

6、tor,whichcanprovidealargethrust,largedisplacementandhighfrequency,hasbeendeveloped.AndthemainstructureofthemotorissimulatedbyusingtheComsol5.2Multiphysicssoftware.Atthesametime,thekeyparametersofthemotorstructurearecalculatedbyParameterSweepmethod.Thecalculationresultsshowthatth

7、ethrustofthemotorincreaseswiththeincreaseofthethicknessandwidthofthePM,andincreaseswiththeincreaseofthenumberofturns,andthenincreaseswiththeincreaseoftheairgapsize,buttendstosaturateall.Inthispaper,afatiguetestsystemwasconstructedbyusingthismoving-magnetvoicecoilmotorastheactuat

8、or,andthefatiguetestsofthevulcanizednaturalrubb