管状线圈轴向冲击加载装置的结构参数优化

金属粉末冲击压制过程中获得高密度金属粉末制品的关键参数是冲击力和压制速度,采用更高效的加载装置是一个必须解决的难题。提出一种基于管状线圈的电磁冲击压制成形装置,建立了管状线圈轴向加载装置的数值模型,采用ANSYS有限元软件开展了结构参数对电磁冲击力的影响规律研究,获得了相关的位移—电磁力特性曲线,运用MATLAB进行加载速度的分析。仿真结果表明断磁环的相对位置、长度和厚度与轴向电磁力的大小有直接关系;线圈最佳高径比为2.12时,加载装置冲芯加载速度最大;铁芯线圈差值比为-0.27时,产生的轴向电磁冲击力最大,且铁芯质量相对较小。为金属粉末冲击压制装置设计提供了一种新的思路。     

平板件电磁成形时线圈最小尺寸的计算

成形线圈是平板件电磁成形的一个关键部件。从平板加工线圈的磁感应强度分布入手，分析了平板件上的电磁力分布，确定在成形特定尺寸的工件时，存在一个线圈的最小尺寸，并通过二分法和复合形法分别对圆形线圈和椭圆形线圈的最小尺寸进行了计算。     

管坯电磁成形电磁力解析

电磁力计算是分析电磁成形过程的基础,通过解析推导建立管坯电磁成形电磁力的计算公式,分析各参数与电磁力幅值的对应关系,阐述轴向电磁力对成形性能和终态变形的影响。     

电磁成形驱动线圈的设计与制造

驱动线圈是电磁成形设备的核心器件 ,其工作条件苛刻 ,制造难度大 ,国外对其制造技术严格保密。本文结合电磁成形的特点 ,对线圈的电参数及受力特点进行了系统分析 ,设计出长寿命、高可靠的驱动线圈 ,已完成上千次成形 ;通过制造不同规格的驱动线圈并对其试验 ,总结出一套线圈制造工艺     

TC4钛合金焊接管件端口电磁胀形校圆线圈的分析

校形线圈的结构参数是影响管件校形精度的重要因素,针对直径23mm,壁厚1mm的TC4钛合金焊接管件端口进行电磁校圆,通过改变线圈截面形状、层数以及线圈与管件的相对位置,采用数值模拟方法研究胀形时管件受到的电磁力和不同结构参数下校形线圈的电感和电阻,得到了成形瞬间的放电电流波形。将模拟结果与实际情况进行比较,结果表明:放电回路电感一定时,矩形线圈自身电阻较小,产生的电磁力较大;校形能量低时可以采用增加校形线圈层数来提高管件校形精度,过多增加校形线圈层数后校形精度提升不明显;合理选择校形深度可以改变电磁力的分布,提高管件端口圆度。     

高精度电磁标定力的产生及其特性分析

高精度标定力的产生是微推力高精度测量的关键之一。电磁力具有非接触、结构简单、容易控制等优势,成为微推力测量系统有效的标定力产生方法。针对微推力测量对于电磁标定力的性能要求,研究了磁铁与线圈之间相对位置变化对电磁力大小的影响关系,通过仿真计算得到了轴向距离、径向偏差、相对倾角变化下的电磁力输出特性:相对倾角、径向偏差不为0时,电磁力均会变大,且关于磁铁中心轴线具有对称性,沿轴向距离,电磁力先增大后减小。基于天平称重法,设计了可三维调节的电磁力测量装置,提出了轴向距离、径向偏差、相对倾角的归零调节方法;获得了电磁力较为完备的力学特性,通过分段拟合方法,解决了在较小标定力时相对误差较大的问题,确定了电磁力及电流的控制关系及相对位置变化范围;提出了不敏感角、不敏感径向偏差、不敏感轴向距离区间等新概念,为电磁力产生装置的性能表征提供了具体参数。     

电磁力互动柱塞泵电磁铁轴向位置优化研究

在电磁力互动柱塞泵的电磁力输出特性曲线中,有效输出的电磁力只占电磁力曲线中最小的一段,电磁力利用率低.针对这一问题,进行电磁铁线圈在轴向配置空间内的电磁特性仿真,得到仿真结果.建立优化模型,优化后的结果,将电磁铁线圈的轴向位置重新配置,使得电磁力有效输出提高.在电磁泵输出功率不变的前提下,提高了电磁铁的有效输出,使通电时间大幅度下降,提高能量转换效率.     

铝合金管件电磁胀形中螺线管线圈的受力研究

针对管件电磁胀形中螺线管线圈的使用寿命短、易损坏的问题，运用ANSYS Maxwell对电磁胀形过程中螺线管线圈所受到轴向与径向电磁力进行有限元仿真。研究了螺线管线圈在高于被胀形管件的情况下，随着螺线管线圈内径的不同，其所受到的电磁力的大小与方向的变化情况。并通过有限元仿真与实验结果对比发现：在螺线管线圈高于管件的电磁胀形中，当螺线管线圈内半径r=11mm时其所受到的力主要来自于管件；当螺线管线圈内半径r=8.5mm时其所受到的力主要来自于自身产生的电磁力。同时螺线管线圈所受到的轴向力是导致其失效的主要原因。     

连铸旋转电磁搅拌器电磁场分布数值模拟

以有限元分析法为基础,对连铸结晶器电磁搅拌过程进行了磁场数值模拟,结果表明：电磁场作用下结晶器纵向方向上低频磁场呈现两头大中间小的分布趋势,磁场的峰值出现在与搅拌器中心对应位置附近;电磁力由铸坯外表面向中心液芯处衰减;随着低频电流的增加,钢液中磁感应强度和电磁力增大,但磁感应强度和电磁力的分布不受线圈电流的影响;随着电源频率的增加,钢液中磁感应强度和电磁力减小,且磁感应强度和电磁力的分布不受电源频率的影响。     

利用电磁力进行高精度加工的方法

这一设计是有关利用电磁力对管材等被加工毛坯材料进行加工的方法。右图所示为这一设计应用实例中的电磁成形装置纵断面图。将被加工毛坯材料放置在成形用模与产生电磁力的线圈之间,线圈通电以后(原文为“通过线圈放电”,拟误。译注),由该电磁力对被加工材料在成形金属模中进行表面的挤压加工。这种材料加工方法的特点是:由于磁通     

基于MEMS工艺的高能量密度微电磁驱动器

提出了制作高能量密度电磁驱动器的工艺方法。利用微机械(MEMS)工艺在硅片上得到多匝平面线圈和磁芯的掩模图形,接着沉积种子层铜(Cu),然后对种子层进行整体Cu的电铸;当种子层生长到20 μm左右时,剥离硅片表面的镀层并用光刻胶保护磁芯位置的镀层;再用沿线电铸的方法对线圈进行电铸;最后保护制作好的线圈镀层,电铸NiFe合金材料。在10 mm×10 mm×0.38 mm的硅片上,制作出线圈匝数22×2(铜线截面积60 μm×60 μm、总长度达1 164 mm)、NiFe合金磁芯尺寸为3 mm×3 mm×0.2 mm的高能量密度微型电磁驱动器。把这种微型驱动器应用于无阀微泵做驱动实验:通入0.3 A的正弦电流时,微驱动器产生约50 mN的电磁力。实验结果表明:这种型微电磁驱动器在相同的输入功率下,比同类其他微电磁驱动器具有更高的能量密度,能产生更大的电磁驱动力。     

一种单稳态微电磁继电器的研究

优化设计出一种微电磁继电器,介绍了其驱动原理,通过对微电磁继电器的电磁驱动力及活动衔铁的位移进行分析计算,设计了微电磁继电器的三维结构,以增大磁路效率,减小漏磁通,从而增加电磁驱动力。采用MEMS加工工艺,试制了该新型微电磁继电器的样件,其尺寸为5 mm×5 mm×1 mm,它由上磁路、下磁路、平面励磁线圈、固定触点和活动衔铁等部分组成。微电磁继电器的平面励磁线圈电阻约20 Ω,外加5 V电压时,微电磁继电器可实现吸合动作。吸合后,微电磁继电器的导通电阻为14.5 Ω,继电器的响应时间为1 ms。     

高速电磁阀电磁铁的研究与开发

针对高速电磁阀快速响应的关键因素电磁铁电磁力大小与线圈驱动两方面的问题。对电磁铁铁芯形状、工作气隙相对于线圈位置、工作气隙大小、安匝数、圆形铁芯面积等因素影响电磁力进行了分析研究;提出了3种驱动电路,对3种线圈驱动电路影响电磁铁响应特性进行了对比,并运用Ansoft Maxwell软件对各因素与电磁力大小的关系、3种线圈驱动电路与电磁铁响应特性进行了模拟仿真计算,最后对电磁铁的开发提出了一种优化方案。研究结果表明,该优化方案对高速电磁阀的快速响应有一定的提升。     

一种新型电磁作动器电磁力影响参数分析

针对各参数对一种新型电磁作动器电磁力影响机理的问题,利用ANSYS软件建立了该电磁作动器的电磁力仿真计算模型,并对加工好的样机电磁力进行试验测量。结果表明,仿真计算结果能够与试验数据很好的吻合,最大相对误差仅为11.6%,从而验证了仿真模型的有效性。利用该仿真模型分析了齿高、线圈匝数、齿数、气隙、衔铁厚度和轭铁厚度等参数对电磁力的影响,揭示了其影响机理,为这种电磁作动器的进一步优化设计奠定了基础,对类似结构的电磁执行器的设计具有一定的参考价值。     

音圈隔膜泵电磁驱动装置的设计与仿真

提出一种音圈式电磁隔膜泵,通过分析音圈电磁执行器各部件,结合经验公式,建立了音圈电磁隔膜泵的理论模型;通过有限元软件COMSOL分别建立了稳态和瞬态下的多物理场模型,探究了永磁体与线圈几何结构对音圈电磁隔膜泵执行器电磁力产生的影响,并对模型参数进行分析;通过比较模型和直动式电磁执行器模型的电磁力特性和电流特性,验证了音圈电磁隔膜泵在降低功耗方面的有效性。     

面向光纤熔融拉伸的电磁力施加装置设计与实验

设计了相应的电磁力施加装置以实现对超细径光纤熔融拉伸力的精确控制。采用有限元法分析不同线圈参数下电磁线圈与永磁铁之间电磁力的大小,获得电磁力与线圈各参数间的数学关系式。以拉伸系统性能要求及线圈骨架的外形尺寸为限制条件建立约束方程及目标函数进行优化求解,得到最优参数。在依据优化参数制作电磁线圈的基础上设计了电磁力控制电路,通过调节线圈电流精确控制电磁力。最后,进行电磁力施加装置性能实验。实验结果表明:光纤拉伸力的范围达到26.073 mN;光纤拉伸力的分辨率达到7.473 μN,满足超细径光纤熔融拉伸对拉伸力范围及分辨率的要求。     

水轮发电机转子轴向位移与轴向电磁力

水轮发电机稳态运行时，定、转子磁场中心的轴向错位使定、转子间产生轴向磁拉力，影响推力轴承的稳定运行。文中用保角变换分析三峡水轮发电机转子的伸出端磁场，得到伸出端磁场的解析表达式，并由此导出转子端部的轴向电磁力的解析表达式，并应用多尺度法，得到转子系统轴向非线性振动的一次近似解。最后，使用某发电机组的电磁参数，计算该转子系统轴向位移和轴向电磁力的关系。     

电磁感应式机器人按摩头结构优化及安全力调控

基于电磁感应原理及中医按摩手法设计了一种可用于按摩机器人的新型电磁式叩击按摩头,具有便携通用的特点。通过模型分析,建立电磁力、弹簧负载力、人体阻力之间的数学关系,得出按摩头动态特性影响因素。采用正交试验法,对电路和磁路的影响因素进行敏感度求解分析,获得电磁力度计算结果。选择线圈匝数、线圈电流以及动铁芯到轭铁的距离这3个因素,将每个因素分为3个水平,组合得到9组试验方案。仿真实验结果显示,线圈电流是设计的按摩头模型电磁力的主要影响因素,因此可先确定2个次要因素的参数,实现按摩头结构优化,最后通过调节线圈电流进行按摩力度调控。     

磁阻式电磁蓄能无针注射系统的设计与实验研究

针对现有无针注射系统体积大、噪声大、注射效率低、驱动力小且难以调节的问题,设计了一种采用空行程蓄能的磁阻式电磁蓄能无针注射系统。对注射器电磁驱动部分和安瓿药液射流部分进行了仿真研究,通过搭建的实验平台验证了理论设计的正确性。该方案极大地缩小了无针注射系统的体积、扩大了驱动力的可调范围,并且安全稳定,可以完成注射,具备一定的实用性和可行性。