抽拉式电磁铁电磁力的有限元分析【开题报告】

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1、毕业论文开题报告工程力学抽拉式电磁铁电磁力的有限元分析1选题的背景与意义内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁。电磁铁有许多优点：电磁铁磁性的有无可以用通、断电流控制；磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制；也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小；它的磁极可以由改变电流的方向来控制等等，即磁性强弱、磁性有无、磁极方向都可以控制。由于电磁铁的用途广泛，电磁铁制造业也随着迅速的发展，但是当今电磁铁设计制造行业一般仍是应用“设计——试制——修正”的产品设计制造方法。更有的制造公司直接应用买方提供的图纸进行试制，然后进行修正，

2、而修正时又不能对系统进行精确计算及本身产品结构限制（如线圈匝数不能超过一定数额，电流大小不能超过一定数额等），因而大大的增加了产品的试验费用及时间。值得指出的是，随着计算机资源的不断扩大，可提供的计算能力不断的增长，采用有限元法来求解电磁分布规律逐渐成为了一种有效的方法。从本质上来说，采用有限元方法求解电磁分布规律的边值问题，是对电磁作用原理的数值计算，是对这种现象的物理描述，是对客观规律的研究。但是从发展和展望的角度来看，它可以被应用于电磁产品开发的前期研究，直接指导设计过程，包括对产品性能要求条件苛刻的设计方案的实现，众多的设计方案的比较，设计方案指导思

3、路的调整，设计方案具体内容的优化及改进等。从而突破以往的“设计——试制——修正”的产品设计制造方法，在产品设计阶段就能就其使用的系统急性精确计算及性能预测，可大量节省试验费用。根据电磁铁形式开展电磁力计算的有限元分析是降低产品设计周期、降低设计时的成本、提高产品可靠性、增强产品竞争力的重要环节。2研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1研究的基本内容图1-1由宁波兴茂电子科技有限公司的产品之一，额定电流为0.17A，线圈匝数为2000圈，且边框材料磁导率为100H/m，铁芯的磁导率350H/m，且在初始位置有他们的实验机器测得的力的大小为8.526N。本文将概

4、述电磁场基本理论及用有限元法计算电磁场。针对抽拉式电磁铁，建立一个有限元的分析模型进行仿真模拟。利用ANSYS软件完成前处理，主要是各种材料的定义，实体建模，网格划分，边界条件确定及施加载荷，再利用ANSYS磁标量位方法求解，得出铁芯受力大小。分析了一些影响电磁力的因素如材料性质、铁芯与底边框之间的间隙大小、电流强度和线圈匝数等，运用控制变量法分别对这些因素进行计算分析，得出电磁力曲线分布图，分析得出结论，为抽拉式电磁铁的设计生产提供一些参考。图1-1抽拉式电磁铁2.2拟解决的主要问题1)能够熟练的运用电磁场分析使用的ANSYS独立模块2)建立一个边界条件符

5、合试样的限元模型3)仔细分析能影响电磁场的各方面因素并能够通过调节这些因素来控制电磁场变化4)得出结果与试样的测试结果进去比较，从而改进并优化电磁铁的设计方案3　研究的方法与技术路线3.1查阅相关资料，掌握有关电磁铁的基本理论和知识3.2通过查阅相关期刊杂志，了解有此项研究实验的相关知识3.3查阅相关的材料，了解并掌握电磁场的基本定律和相关方程3.4做关于电磁铁模型的有限元分析时，应该从简到繁，由易入难3.5能够学会分析解读有限元分析后得出的结果图像或者曲线3.6在研究当中遇到问题多查阅资料并求教导师，保证课题的顺利完成4　研究的总体安排与进度4.12010

6、年12月,文献阅读，资料收集，完成开题报告。4.22011年1-3月,开展论文所研究的主要工作，完成论文初稿。4.32011年4-5月,对论文初稿进行修改和补充，准备答辩。5　主要参考文献[1]付文智，李明哲，邓玉山.直流电磁铁磁场和牵引力的数值模拟[J].农业机械学报，36(2)，2005[2]赵韩，杨志轶，王忠臣.磁力轴承电磁力计算的两种建模方法与比较[J].农业机械学报，33(4)，2002[3]张榴晨，徐松.有限元法在电磁计算中的应用[M].中国铁道出版社，1996[4]娄路亮，王海洲.电磁阀设计中电磁力的工程计算方法[J].导弹与航天运载技术，1，

7、2007[5]D.A.LowtherandP.P.Silvester,Computer-AidedDesignInMagnetics[M],Spriner-Verlag,1996[6]李泉风.电磁场数值计算与电磁铁设计[M].清华大学出版社，2002[7]王其壬，赵佑明.磁路设计原理[M].机械工业出版社，1987[8]R.R.Birss.ElectricandMagneticForces[M],AmericanElsevierPublishingCompany,1967[9]胡国良，任继文.ANSYS11.0有限元分析入门与提高[M].国防工业出版社，20

8、09[10]孙明礼.ANSYS10.0电磁学有限元分