發(fā)布時間：2018-10-26 18:11

【摘要】：鐵鉻鈷、鋁鎳鈷等合金永磁材料具有非線性的去磁曲線，被稱為非線性永磁體；該類永磁體具有較高的溫度系數(shù)及良好的加工性能，被廣泛應用于軍事、航天及民用領(lǐng)域的繼電器等微小型含永磁電磁機構(gòu)中。 含非線性永磁體電磁機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計、容差設(shè)計過程中，電磁系統(tǒng)吸力計算是關(guān)鍵的一環(huán)；目前使用有限元等數(shù)值方法耗時較長，而等效磁路法精度又較低；針對我國含非線性永磁體電磁設(shè)備，，尤其是航天電磁極化繼電器可靠性設(shè)計基礎(chǔ)薄弱、電磁系統(tǒng)計算效率低的現(xiàn)狀，通過對永磁體等效解析模型的基礎(chǔ)研究，建立一種更適合非線性永磁體單體及含該類永磁體的磁系統(tǒng)等效模型，解決模型的基本微元、建模方法以及電磁機構(gòu)建模等問題；從而在計算基礎(chǔ)上提高含非線性永磁體電磁繼電器的可靠性設(shè)計水平。 首先，本文基于永磁體基本物理量關(guān)系以及磁通管的基本概念，建立了開路長方形非線性永磁體分布參數(shù)模型微元，推導了模型微元間的關(guān)系；對開路長方形永磁體漏磁導進行分類，推導了幾類漏磁導的計算方法；提出基于磁力線劃分的長方形非線性永磁體微元劃分方法；以某牌號長方形非線性永磁體為例，建立了開路長方形永磁體分布參數(shù)模型，分析了模型的求解過程，求解了各分段起始工作點及截面磁通值，并與有限元模型及實測數(shù)據(jù)進行比較，驗證了模型的正確性。 其次，針對另外一種常見的規(guī)則形狀非線性永磁體——扇形永磁體單體的分布參數(shù)模型進行研究；提出了永磁體截面磁力線的獲取方法，建立了適合扇形永磁體的單層和多層分布參數(shù)模型；以某牌號開路扇形非線性永磁體為例，采用磁力線劃分的方法建立了扇形永磁體分布參數(shù)模型，求解了各分段起始工作點及截面磁通值，與有限元模型相比，該方法較為接近三維有限元方法計算結(jié)果。 然后，在開路長方形非線性永磁體分布參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，分析了某型號含長方形非線性永磁體的電磁繼電器磁系統(tǒng)，該繼電器為具有典型橋式極化磁系統(tǒng)的電磁繼電器，將分布參數(shù)模型應用于橋式極化磁系統(tǒng)的建模計算過程中；建立了磁系統(tǒng)模型微元；確定了永磁體的分界面，提出了區(qū)域細分的靈活建模方式，建立了橋式極化磁系統(tǒng)分布參數(shù)模型，分析了模型中永磁銜鐵的靜態(tài)吸力求取方法，提出了基于牛頓法與遺傳算法的橋式極化磁系統(tǒng)分布參數(shù)模型方程求解方法；分別計算磁系統(tǒng)在零安匝及吸合安匝下，不同轉(zhuǎn)角的靜態(tài)吸力，以及永磁體各分段磁場強度、截面磁通等物理量；對比傳統(tǒng)集中參數(shù)模型和有限元法結(jié)果，驗證了該模型的準確性，對比計算時間，考察了模型的計算效率。 最后，針對分布參數(shù)模型研究過程中的實際需要，提出了針對長方形永磁體的磁通測試方法；提出了針對扇形永磁體截面磁通綜合測試的方法；實測了多種形狀永磁體的截面磁通，并與有限元模型進行對比，測試結(jié)果與有限元仿真結(jié)果吻合度較好；針對開路永磁體及磁系統(tǒng)中分布參數(shù)模型研究的需要，提出磁場圖景測試系統(tǒng)的設(shè)計思路，搭建了基于可編程邏輯控制器（PLC）及伺服控制器的磁場圖景測試系統(tǒng)；并實測了長方形永磁體中心截面的磁場圖景，實現(xiàn)了磁場圖景的自動化測試。 本研究對于提高含非線性永磁體極化繼電器的設(shè)計、分析和優(yōu)化水平具有重要的理論意義和實用價值，其關(guān)鍵技術(shù)與理論思想可推廣至其它電磁機構(gòu)的分析與設(shè)計中。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM273

【參考文獻】

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本文編號：2296552