磁回复高速开关电磁铁仿真分析

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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ４５５１．２０１３．０４．０１４
磁回复高速开关电磁铁仿真分析
李威。，胡旭东，李其朋
（１．浙江理工大学机械与自动控制学院，浙江杭州３１００１８；２．浙江科技学院机械与汽车工程学院，浙江杭州３１００２３）
ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅａｎｎｕｌａｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｌｅｎｇｔｈ，ｃｏｕｎｔｅｒｓｉｎｋＳｒａｄｉｕｓｏｆｐｌｕｎｇｅｒ，ｔｈｅｇｒｏｏｖｅ＇ｓｄｅｐｔｈａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｅｎｄｅｏｖｅｒ，ｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｕｓｉｎｇＡｎｓｏｆｔ／Ｍａｘｗｅｌ１．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅａｎｎｕｌａｒｐｅｍａｒｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｒｏｇｏｖｅ＂Ｓｄｅｐｔｈａｎｄｗｉｄｔｈｉｎｃｒｅａｓｅ，ｆｏｒｃｅｏｆａｒｍａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｓａｎｄｈａｓａｍａｘｉｍａｌｖａｌｕｅ；ｃｏｕｎｔｅｒｓｉｎｋ＇ｓｄｅｐｔｈｏｆｐｌｕｎｇｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｆｏｒｃｅｏｆａｒｍａｔｕｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｓａｎｄｈａｓａｍｉｎｉｍａｌｖａｌｕｅ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｆｏｒｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｒｍａｔｕｒｅａｎｄｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｐｒａａｍｅｔｅｒｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｐｕｓｈｒｏｄｉｓｇｏｏｄｗｉｔｈｔｈｅａｎｎｕｌａｒｐｅｍａｒｎｅｎｔｍａｇｎｅｔＳｌｅｎｇｔｈｏｆ５ｍｍ，ｔｈｅｒｏｇｏｖｅＳｄｅｐｔｈａｎｄｗｉｄｔｈｏｆ１０ａｍａｎｄ４ｍｍ，ａｎｄｅｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ＇ｓｄｅｐｔｈｏｆ２ｍｍ．
槽的槽深和深ｖ型槽的槽宽等关键结构参数与衔铁受力之间的关系。研究结果表明：永磁体长度、深Ｖ槽深度和宽度增大，衔铁受力增加，且增加到一定值后，受力趋于饱和；沉孔深度增大，衔铁受力减少，且减少到一定值后，受力趋于平缓。综合考虑衔铁的受力情况以及实际设计要求，当环形永磁体长５ｍｍ，深Ｖ槽深１０ｍｍ，宽４ｎｌｎｌ，沉孔深２ｎｌｎｌ时，推杆的输出特性良好。关键词：高速开关；电磁铁；磁回复；仿真分析中图分类号：ＴＨ１３７．５２；ＴＭ５７４文献标志码：Ａ文章编号：１００１ — ４５５１（２０１３）０４－０４４４－０３
摘要：针对高速开关电磁铁的机械弹簧回复机构存在的问题，提出了一种新型的磁回复高速开关电磁铁。采用磁弹簧替代机械弹簧，简化了高速开关电磁铁的机械结构，并解决了因机械弹簧疲劳破坏而导致高速开关电磁铁失效的问题；基于Ａｎｓｏｆｔ／Ｍａｘｗｅｌｌ仿真建模平台，建立了磁回复高速开关电磁铁的仿真计算模型，分析并探讨了环形永磁体的长度、衔铁端面的沉孔深度以及后端盖深Ｖ
第３０卷第４期
２０１３年４月 Biblioteka 机电工
程
Ｖｏ１．３ＵＯ．４
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｉｃｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ａｐｒ．２０１３
Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｐｒｉｎｇｏｆｔｈｅｈｉｇｎ — ｓｐｅｅｄｏｎ — ｏ￡ｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｏｌｅｎｏｉｄ．ａｈｉｇｈ — ｓｐｅｅｄｏｎ — ｏｆｓｏｌｅｎｏｉｄｒｅｔｕｒｎｅｄｂｙｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｃｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｉｎｒｇｗａｓｕｓｅｄｉｎｓｔｅａｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｐｒｉｎｇｔｏｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｌａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｉｇｈ・－。ｓｐｅｅｄｏｎ－＿ ‘ ｏｆｓｏｌｅｎｏｉｄｒｅｔｕｒｎｅｄｂｙ
ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｃｅ
ＬＩＷｅｉ，ＨＵＸｕ — ｄｏｎｇ，ＬＩＱｉ — ｐｅｎｇ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌ，ＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ — ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ；
ｏｆｔｈｅｈｉｇｈ — ｓｐｅｅｄｏｎ — ｏｆｓｏｌｅｎｏｉｄ，ａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈ — ｓｐｅｅｄｏｎ — ｏｆｆｓｏｌｅｎｏｉｄｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｐｉｒｎｇｆａｔｉｇｕｅ