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研磨材料试验筛的永磁体偏摆驱动

研磨材料试验筛的永磁体是一个储能器,可以实现机械能、声能和电磁能的转换,可以做成多种功能器件。研磨材料试验筛高磁能积稀土永磁材料作为高效储能元件,其在外部电磁场激励下可能实现电磁-永磁高磁能复合驱动。这种方式潜在具有:直接驱动振动、动态刚性大、驱动响应灵敏、驱动振幅范围宽、结构简单等优点。特别是研磨材料试验筛的这种电磁-永磁复合驱动,较一般电动驱动方式潜在具有更高的复合磁场驱动效率。近年来永磁体越来越多地应用到驱动系统中,研磨材料试验筛可以有效地描述电磁激励下的永磁部件的动力学特性对实现这类器件的优化设计和控制尤为重要。

    目前计算研磨材料试验筛电磁力主要基于麦克斯韦应力张量、虚功原理、等效电流和等效磁荷等一般性方法,然而对于微小研磨材料试验筛永磁体在电磁激励下产生偏转的电磁-永磁复合电磁力扭矩尚未有直接的建模计算方法。虽然对电磁力扭矩的计算先通过麦克斯韦方程,再借助有限元方法实现了求解,但是这种借助有限元计算的方法却存在计算时间长、网格难以划分和具体表达式不能准确给出等缺点。鉴于此,针对研磨材料试验筛永磁-电磁复合驱动研究,作者提出了一种基于面磁荷计算电磁力扭矩的数值方法。通过这种方法,我们实现了永磁体转子准静态偏摆和振动驱动过程的动态建模与模拟。

    研磨材料试验筛均匀磁化的椭圆形柱状永磁体转子置于螺线管电磁场中。永磁体转子可在外部电磁力扭矩作用下绕轴旋转。当矢径变化的转子轮廓与输出杆接触时,可实现一种电磁-永磁往复激励下的驱动动作。对于这种永磁体偏摆产生驱动机理,可以用于设计振动驱动机构。研磨材料试验筛机构主要由永磁体转子、轴、螺线管、输出杆、弹簧和限位卡槽组成。在初始状态下,永磁体磁化方向保证在水平方向上。当外部电磁场作用时,永磁体转子在电磁力扭矩作用下绕轴旋转;同时,研磨材料试验筛永磁体转子挤压推动输出杆对外做功,从而可推动负载产生驱动。这样,通过对螺线管中施加的电流的强度和频率控制,可以实现对永磁体转子偏摆程度和偏摆动频率的控制,从而可以实现由研磨材料试验筛输出杆带动负载并复合弹簧力作用的往复驱动和振动过程。

    研磨材料试验筛电磁场的边值问题实际上是求解给定边界条件下的麦克斯韦方程组及由方程组演化的其他偏微分方程问题。从求解方式上看,它有解析法和数值求解两大类。有限元方法是一种常用的数值方法,与工程中对应的各类实际问题,在有限元仿真软件中大多有对应的求解模块。在有限元仿真软件的求解中,研磨材料试验筛电磁场问题有各种各样的边界条件。

责任编辑:新乡市东源机械有限公司

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