带磁流体的电磁驱动器特性分析及其优化设计

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1、硕士学位论文带磁流体的电磁驱动器特性分析及其优化设计汪哲指导老师欧笛声专业名称机械工程学科门类工学论文提交日期2015年6月8日分类号密级公开UDC学校代码10594硕士学位论文题目带磁流体的电磁驱动器特性分析及其优化设计英文题目Thecharacteristicsanalysisofelectromagneticdrivewithmagneticfluidanditsoptimaldesign姓名汪哲专业名称机械工程学科门类工学指导老师欧笛声论文提交日期2015年6月8日论文答辩日期2015年5月23日答辩委员会主席韦建军教授论文评阅人林家

2、祥教授钱志超高工李旭俊高工独创性声明的本人郑重声明，是本人在导师的指导下独立完成所取得：所呈交的学位论文成果？除文中己经注明引用的内容外？本论文不包含任何其他个人或集体己经发表＾＾明或撰写过的作品成果出重要贡献的个人和集体，均己在文中。对本文的研巧做确方式标明？本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。．作者签名：日期之四星ｉ叶■广西科技大学硕士学位论文摘要摘要粉粒物料运输车自动卸料系统所用的电磁驱动器，要求其驱动力较大，且安装空间有限，这些条件决定了电磁驱动器的改进方向为驱动力更大、体积更小。电磁驱动器的性能特

3、点主要体现在其驱动力、响应时间以及其尺寸和重量几方面。对电磁驱动器的改进研究目的就是使其驱动力更大，尺寸更小，响应时间的需求则要满足电磁驱动器安装场合要求。电磁驱动器的尺寸设计方法已经比较成熟，但由于磁漏的不可避免，现有的电磁驱动器结构设计已经很难再提高其性能，需运用其他方法对电磁驱动器进行改进。磁流体即具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的特性，将其加入电磁驱动器工作间隙的介质中，整个电磁驱动器磁路的磁阻就会降低，对磁路的利用率就会增加，电磁驱动器的性能就会大幅度提高。利用麦克斯韦吸力公式建立基本方程来建立电磁驱动器的数学模型，由吸力数学模

4、型可得出电磁力与介质磁导率的关系以及在不同的介质磁导率下电磁力随衔铁位移的变化关系。电磁驱动器的响应时间则可利用动力学方程来计算，将动力学方程整合后输出Matlab解出数值解即可得衔铁位移与时间的关系图，由此确定电磁驱动器的响应时间。同时由类似方程求解出未加入磁流体的电磁驱动器的衔铁位移与时间的关系图，可对比出带磁流体的电磁驱动器的性能差别。利用有限元分析软件Ansys对电磁驱动器进行有限元参数化分析。针对其他参数相同的电磁驱动器，当衔铁与轭铁之间的介质磁导率不同时，求解出响应的吸力大小，对数值计算结果进行复核。电磁驱动器的优化设计将其体积作

5、为目标函数，经过对电磁力及磁感应强度的公式推导，建立其体积优化设计的数学模型，运用网格搜索法对电磁驱动器的尺寸结构进行优化。通过对带磁流体的电磁驱动器的数值模拟以及有限元分析，得出加入磁导率相对于空气更大磁流体后，电磁驱动器的吸力会大幅度增加，同样输出力的加入磁流体的电磁驱动器相对于传统电磁驱动器拥有更少的线圈匝数，故能达到减小装置尺寸的目的，但加入磁流体的电磁驱动器的动作时间比较长，结构比较复杂。经过优化设计后的电磁驱动器既能满足其性能要求，又能符合体积最小的优化设计准则。关键词：电磁驱动；磁流体；流体力学；动力学；有限元分析；优化设计I广

6、西科技大学硕士学位论文AbstractAbstractPowdermaterialtruckautomaticunloadingsystemusedinelectromagneticdrive,itsdrivingforceisbigger,andtheinstallationspaceislimited,theseconditionsdeterminetheelectromagneticdrivetheimprovementdirectionofthedrivingforceforbiggerandsmaller.Theperformanc

7、echaracteristicsoftheelectromagneticdrivemainlyreflectedinitsdrivingforce,responsetimeanditssizeandweight.Theelectromagneticdriveimprovedresearchpurposeistomakeitsdrivingforceisbigger,smallersize,thedemandoftheresponsetimetomeettherequirementsofelectromagneticdriveinstallat

8、ions.Sizeiscomparativelymaturedesignmethodofelectromagneticdriver,butasaresultofma