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阻尼定位机构是航空航天,工业生产和交通运输领域中不可缺少的一部分,广泛应用于航空装置的振动能量吸收;工业生产中阀门的阻尼控制和转轴的制动定位;以及运输领域的制动停车,或是转向机构的阻尼控制中。
现有的阻尼定位机构都是在消耗原材料或是电能来达到目的要求的,在能源紧缺的现在,这种解决问题的方式是不经济的。为此,一种能够实现定位,阻尼控制,制动效率高、稳定性强,并且使用清洁高效能源的新型阻尼定位机构成为社会发展的新需求。
本文参照以往的磁力缓冲器的结构,提出一种新型永磁阻尼定位机构的结构模型。综述了工程中使用高斯定理法和经验公式法解析永磁阻尼定位机构的气隙磁场的过程。并对两者的优缺点进行了分析。
构建了永磁阻尼定位机构的等效磁网络模型。通过对永磁阻尼定位机构进行单元划分,求出其各部分的磁导以及永磁体的等效磁路,用磁路的基本理论对其进行了分析,得到了气隙磁感应强度的计算公式。将高斯定理法、经验公式法和等效磁网络法计算的永磁阻尼定位机构的气隙磁场进行了对比,说明磁网络法能够比较准确的得到永磁体和外磁路的工作状态,计算结果较高斯定理法和经验公式法更接近真实情况。
由于上述对永磁阻尼定位机构的分析存在经验参数的选择,会对计算结果造成一定的影响,尤其是非线性铁磁材料的工作点无法准确得到,采用有限元法进行分析可以很好的解决以上问题。本文阐述了有限元法解决电磁场问题的基本方法,并用有限元方法对永磁阻尼定位机构的输出力矩进行了分析。利用电磁场有限元软件ANSOFT对永磁阻尼定位机构的几个重要的结构参数进行了仿真计算。通过对比不同结构参数时的永磁阻尼定位机构内部气隙磁场和输出力矩的变化,得到了气隙磁感应强度和输出力矩与各参数之间的关系。分析这些曲线,可以用于对永磁阻尼定位机构的结构参数进行优化设计,达到最佳的输出和最小的外形体积。
最后对永磁阻尼定位机构实物测试,得到了相应的输出力矩特性曲线。验证了有限元法计算的准确度,说明电磁场有限元软件ANSOFT适合在永磁机构的工程设计和分析中应用。