怎么构建登高车的比例电磁铁虚拟样机???    东莞南村登高车出租,  东莞登高车出租,  登高车出租     ANSYS对于处理模型的功能比较弱，数据接口比较单一，需要使用者自行传导，且一般用于产品设计的后期，起到一个验证作用。往往一个系统中包涵多个物理场，分步求解工作量大且繁琐。Workbench可以看作是ANSYS的一个升级，继承了ANSYS的大部分算法，可以将不同模块组合，进行数据交互，且实现了与CAD软件的无缝连接，提高了仿真的效率同时也保证了仿真计算的精确性。针对本课题研究内容，需要对电磁铁静态磁场、瞬态磁场、温度场等多物理场仿真计算，通过Workbench建立虚拟样机，可以得到准确的计算结果，提高仿真的效率。此外，Workbench的参数化功能，为比例电磁铁的优化设计提供了一定帮助。

    虚拟样机结构,  比例电磁铁虚拟样机程序框图。模块A为比例电磁铁模型，从UG建模软件中导入并进行参数对接。静磁模块B主要进行电磁力计算与磁通计算，可以通过模块B来讨论各种结构参数对于电磁力的影响，从而找到提升行程—力特性的方法。瞬磁模块C用于分析衔铁吸合过程中电磁力、电流、磁链等变化情况，为缩短电磁铁响应时间提供理论基础。将模块B与模块C计算得到的功率损耗传递给温度场模块D，作为温度场仿真的激励源，从而可以得到一个相对精确的解。

   建模与参数分析原本的实物结构比较复杂，经过电磁理论分析，我们可以发现，在电磁计算中，不同材料的区别在于其相对磁导率的不同。在电磁铁模型中，衔铁推杆、隔磁环、螺帽等组件虽然是用不同材料制成，但是它们的相对磁导率都与空气相同，属于隔磁材料。为了加快计算速度，对模型做了一定的简化处理，将导磁材料组成运动块和固定块两部分，固定块由外套、定铁芯、导套管组成，运动块为衔铁，可以上下往复运动。将隔磁材料全部去除，并用空气取代。保留线圈作为电磁激励。比例电磁铁简化后的三维模型。模型外面包络的长方体空气作为仿真的计算域。长方体的六个面可以作为电磁场与温度场仿真的公共边界，而空气刚好可以成为热量对流载体，更加接近实况。网格质量的好坏，直接影响计算的精度。本次模型网格使用四面体单元为主，局部规则地区如线圈使用六面体来减小网格数量。为了准确反映气隙大小对电磁力变化的影响，在盆口处进行网格局部加密，使得气隙处网格至少有两层。同样的，在衔铁与定铁芯20吸合处也进行加密。最终网格统计为141.6万。未标明的空气热传导率为0.023W/(m·K），相对磁导率为1，各材料与气隙之间的对流换热系数取5W/(m2·℃)。DT4为各向同性的软磁材料，相对磁导率由对应的磁化曲线中获得。

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    磁性材料分析磁性材料总的分为硬磁材料和软磁材料两种。硬磁材料是指经磁化饱和后，即使材料不再从外部获得能量也能自发产生磁场的材料，其具有高剩磁、高矫顽力和高饱和磁感应强度的特点。软磁材料是指矫顽力低于几百安每米的铁磁性材料，易被磁化、磁导率高且磁滞回线面积小。比例电磁铁内导磁材料一般选用软磁材料。软磁材料的主要性能参数是：磁导率、饱和磁感应强度、磁滞、剩磁、矫顽力、电阻率、居里点温度、磁性稳定性等。通过几种软磁材料对比，我们可以发现，DT4的性能中，除了饱和磁感应强度外其他参数都不是最优，且密度最大，不利于轻量化设计，但是其较低的价格受到了制造商的青睐。超微晶软磁材料与非晶合金材料虽然矫顽力较低，但是及其昂贵的价格与较低的产能目前只适用于科学研发，而不适用于量产。3%取向硅钢与DT4价格差距不大，磁感应强度高，相对磁导率也高，目前广泛应用于变压器与继电器中。缺点就是磁性能对成分起伏非常敏感，属于脆性材料，加工性能差，不适用于长期碰撞吸合运动[54-55]同名为DT4材料也有许多型号，且性能各有差异。我们对所用材料磁化曲线进行了测试。

    磁场分析,   通过静磁模块仿真计算，改变衔铁位置参数与线圈激励，得到了不同位移、不同激励下的磁感线分布图。磁感线分布图主要描述了衔铁从释放位置开始到吸合22位置中磁场的变化情况以及在衔铁在吸合处，改变线圈激励时，磁场分布情况。磁感线经过定铁芯后，主要流往导套管前段部分，然后从导套管前段的盆口处穿过轴向气隙进入衔铁内部。几乎很少有磁通从定铁芯径直穿过径向气隙到达衔铁。此时磁通2Φ处于绝对主导地位，整个电磁吸力主要由m2F来承担。吸合过程中，衔铁受到电磁力后，首先需要克服内部摩擦力，复位弹簧力以及推杆阻力后，才能开始运动。研究表明，在衔铁释放位置，通过改变结构来调整加大磁通2Φ可以延长比例电磁铁的工作行程、扩大行程—力曲线后段的电磁力，同时也有利于衔铁的吸合运动。当衔铁处于行程中点位置时，也就是有效行程内。此时，依旧2Φ占主导，1Φ提供小部分电磁力。随着衔铁吸合，1Φ、2Φ占比逐渐持平。有效行程内，电磁吸力由这两部分气隙共同承担，1Φ与2Φ的配比是否均衡，决定的位移—力特性曲线的好坏程度。从磁感应强度数值上来看，在额定激励下，盆口尖角处的磁感应强度已经超过材料的最大磁感应强度值，表明磁场饱和比较严重，往往饱和部分在分析中被当成气隙来处理。以往的设计中，盆口角度是一个重要参数，但是一旦磁场饱和后，情况就需要具体讨论了。减小线圈激励后，磁场饱和现象消失，变相来说，径向气隙磁阻减小，理论上，1Φ占比与额定激励下相比更大了，因此，在不同激励下，比例电磁铁的行程—力曲线形状会略有不同。当衔铁处于吸合位置时，衔铁与定铁芯相接触，轴向气隙为0。此时1Φ占了主导地位，大部分磁感线直接从定铁芯直接流向衔铁。此时，衔铁所受电磁力数值上远大于有效行程内的电磁力。衔铁内部磁感应强度较高，一旦衔铁吸合后，复位所需时间较长，影响其工作性能。一般可以在衔铁与定铁芯之间加一小片隔磁环来避免这个力的干扰。

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