基于電控永磁技術(shù)的磁場形成部件設(shè)計與仿真.pdf

1、磁性磨粒光整加工是提高表面質(zhì)量的一種新工藝，通過磨粒在磁力作用下對工件表面產(chǎn)生壓力，與工件相對運(yùn)動形成摩擦實(shí)現(xiàn)光整加工技術(shù)。此技術(shù)具有柔性好、自銳性強(qiáng)、自適應(yīng)性靈敏，加工表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，在制藥業(yè)、航空航天業(yè)、精密儀器與精密量具等行業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 磁場形成部件是磁性磨粒光整加工設(shè)備的核心部件，用于在加工區(qū)域中產(chǎn)生特定大小的磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁化磁性磨粒而形成作用力。加工區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小直接影響到工件的加工效果與加工效率

2、，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小取決于磁場形成部件的磁力來源與磁路設(shè)計。本文基于電磁源與永磁源分析，及電控永磁起重機(jī)與電控永磁夾具原理設(shè)計了電控永磁磁場形成部件。磁路設(shè)計在電子音響、揚(yáng)聲器行業(yè)發(fā)展較為成熟，借鑒這方面知識設(shè)計了電控永磁磁場磁路，并理論分析計算了空氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度，通過ANSYS仿真分析對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。完成的主要任務(wù):
　　 1.磁路的理論設(shè)計。磁路的計算方法有等效電路法、磁導(dǎo)法、有限元法等，設(shè)計方法有磁導(dǎo)法，計算機(jī)軟件

3、(如FINEMOTOR、FEMM，OPERA、SPEAD、VSTX)設(shè)計法等。但設(shè)計的理論依據(jù)均離不開電磁學(xué)基本理論、麥克斯韋方程組與磁路第一、第二定律。通過理論計算，設(shè)計了適合小型軸類零件的電控永磁磁場形成部件，其加工軸徑范圍為20～100mm。
　　 2.現(xiàn)有磁場形成實(shí)驗(yàn)設(shè)備的對比。現(xiàn)有電磁源與永磁源磁場形成部件，電磁源可以產(chǎn)生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，而且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可通過電流大小控制，但其需要繞組線圈，長時間加工會產(chǎn)生渦流熱，

4、使形成部件及工件溫度升高，不僅不適合長時間加工，也會影響加工效果，難以在生產(chǎn)中批量應(yīng)用。永磁源結(jié)構(gòu)簡單、裝置輕便，節(jié)能，但退磁麻煩，調(diào)節(jié)也不方便。
　　 3.電控永磁磁場形成部件的設(shè)計。參考電控永磁的思想將電磁源與永磁源結(jié)合起來設(shè)計了電控永磁磁場形成部件，加工時斷電，使用永磁源，節(jié)約電能;加工結(jié)束通電（通電時間較短），方便斷磁;斷磁結(jié)束后即可斷電。此裝置滿足加工磁感應(yīng)強(qiáng)度要求，解決了電磁源浪費(fèi)能源，永磁源斷磁困難的難題。

5、　　 4.ANSYS仿真計算。用有限元驗(yàn)證了所設(shè)計磁路的可靠性。有限元法符合物理規(guī)律，求法正確，精確度高，是當(dāng)代設(shè)計者常常用到的軟件。
　　 5.方案對比試驗(yàn)。設(shè)計了另外幾種電控永磁磁路與原方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)對比優(yōu)化，分析了各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及其適合的加工場合。
　　 本文設(shè)計的電控永磁磁場形成部件，可用于加工機(jī)理方面的探討研究，設(shè)計成熟時可為磁性磨粒光整加工這座大廈添磚加瓦，為社會帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。但本文在磁路設(shè)計方面理論