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引信用磁电机的等效磁网络分析

发布时间:2019-11-05 02:26 来源:未知 编辑:admin

  i 993年第4 期 魂 托 引 描 卵 一 引信用磁电机的等效磁网络分析 莲T 歹 . 3 ( 中国兵誓工韭第= 一= 研究所710061) A的关系,考虐到计算量和精度之间互相矛盾的关系,本文采用等效磁网餐曲方法,建立磁电机巾 磁场 等效磷月络模型,将其中各种电磁量有机结合起来,通过微机i季 及与全周最优化杰法的 结合, 证实了该方法的有效性。 关 ■ 诲 等效磁网络磁电按能器 翦曩 引 信 用 磁电 机 内 部 的 磁 场 并 不 是 镝 单 的 二 维 场 , 其 中 的 各 种 电 磁 置问 又 群 在 非 线概述 引信用射 流发 电机磁 电换能器通过 磁 电能量转换将 机械能转 化 ...

  i 993年第4 期 魂 托 引 描 卵 一 引信用磁电机的等效磁网络分析 莲T 歹 . 3 ( 中国兵誓工韭第= 一= 研究所710061) A的关系,考虐到计算量和精度之间互相矛盾的关系,本文采用等效磁网餐曲方法,建立磁电机巾 磁场 等效磷月络模型,将其中各种电磁量有机结合起来,通过微机i季 及与全周最优化杰法的 结合, 证实了该方法的有效性。 关 ■ 诲 等效磁网络磁电按能器 翦曩 引 信 用 磁电 机 内 部 的 磁 场 并 不 是 镝 单 的 二 维 场 , 其 中 的 各 种 电 磁 置问 又 群 在 非 线概述 引信用射 流发 电机磁 电换能器通过 磁 电能量转换将 机械能转 化 成 电能 主 要 由气 隙和 软磁材料组 成, 由于 软磁 材料 磁路 中存在 饱和 的影 响, 为了 分析永 解 磁 场 问 题,人们 可 以建立不 同的等效磁场 数学 模型 ,较为典型 的如有 限元法,磁 路分析法 和等效磁 网络法,这些 方法各 有其特点 ; 其 中外 磁通 回路 1. 1奢 曩元洼 由于磁 电换能器 中的磁场 并不是 二维场,而 且也不 能简 单地化成 二维场 ,所以有 必要 采 用三维有限元法,要把整个磁场区域划分成许多的三维小单元,单 元数目越多, 则 精 度 越 嵩, . 但是{} 算盘也越大,从实际计算可知,一般二维有限元法的计算量就已经很太,而三维 有 限元的计算 量就更 夫, 而且 要与全局最优 化方珐 相结合,需 要计算 许多种 不同的方 案进行 比较,使得计算置大大增大。这 样在一般的微型计算机上要花费很长 的计算时间,实际上这 种方法 在微型机 上用是不切 实可行 的。 , 。0 l : 1. 2磁 路分新 法 这种分析法比较简单,假设软磁材料的磁导率为无穷大,计算磁路 备部分的磁导及裙磷 导,然 后根据永久磁 铁 的去 磁曲线计算出所通过的 磁通,由 于计 算时 认为 软磁材料 的磁导率 为无穷大,所以不能考虑饱和的影响,虽然其计算结果可以根据磁性材料的饱和磁场强度謇 加 以修正 ,但计算 精度不高。 1. 1鼍 用培法 这 种方法在解决磁场的问题上则兼有以上两种方法的优点,它仍; l曩 1 可以糠牾稀要将辟求 解的磁场区域划分成一系刊拘单元,可以计算各部分的磁导及磁势,并建立各节点磁位矩律 维普资讯 皂 O 现 代 儡 方程 ,最后 通过术 解该 矩 阵方程 来求出 问题 的解 算量也相应 增大,反 之 如果划 分的单 元数越少 ,则 精度降低。可 以根据 实 际需要来选择划分 曲单元羲。而且考虑各韶分 磁饱和的影响。 由此而台理选择磁路各部分的尺寸参数。而且其 计 算 l鼍 舳 闻 琨 法 零 小 a一 划 分的单 元数 越多 则 精度 越高 然而 计 _ 一 ÷、 _ 0 : 2磁 电换能器等效磁 网络分析 . 、 . : 2. 1奠势一泉久薯羲的处理 , 。。 一 寸般磊 睦 路法分析计算时认为永久磁铁沿轴向各 部分磁通密度相等,但实际上永 久磁铁沿 轴线育向郝存在漏磁,如图 l 所示,由于这些漏磁影响了磁铁内部晦磁态,将它们忽略无疑 会影响甘 算结果阿精确性。鉴于此 可以采用磁网络分析法来解决这个问题。从 磁 铁 中 心 ( 中性 对称平面)开始将其 全长 分为许 多对称的单 元段 ,并 假设: a. 各单元 段均匀 磁化,在本单 元段 内磁通密度B 均 匀 b。 相 对于中性 袖面 对称的 各单元段存 在漏磁通。 N 8 、 称平面 1 『 . - . 圈 1 。 善 、 .1 t 所以,可根据计算精度的需要,选取适当数 目的单元段。永 久磁铁部分的等效 磁网络图 鲡周。 2 所示,圈中 ; 为第馆}永久磁铁的磁势,e j 为该段永久磁趺本身的内磁导, G 葬蜃之闻的薅磁导 当划分段数足够多时,可以更接近实际情况。 为对 圈 2 、 i舶}IlIF 营 _ _ 外钕场蘸漏磁场外,主璐 路主蔓由衔铁,磁慑、空气隙 和舌簧组成,当 线菌中育感应电 纛I-奠 一 , . 旺 一 维普资讯 毛立志 :引 信用 磁 电机 的等 效磁 网 一 一 藏流过时 还会有电流的庖枢反应作用,该部分的等效 磁网络固如图 3 所示. 磁 势 源 图 3 外磁踏等效磁网络图 磁 势 豫 上图 中各参 数 含义 如下 : G j 、G 2、G 一 分别 为 气隙l , 2,3的 磁导, 当舌 簧振动时 ,G 。 ,0 。 j 变 化,0 . 不变。 Gn F 分别为舌簧 的 磁导及线 圈 电流产生 的 磁扎 、 G , ,G -磁 极磁导和衔 铁 磁导 G 。 磁 报 之 间 的 漏 磁导 。 3磁 网络 图的求解 根据射流发电机构磁电换能器的基本结构,假设将每一块永久磁 e分成四段,则整个磁 电捷 能器 的等效磁 网 络图 如图 4 所示。 固4 磁电 换能器等效磁网络圈 一. 维普资讯 . 现 代 引 信 图 4 中为 计算机 编程 的方便 ,各 节点 爱磁导按顺序 编号表 示。 线圈绕 组磁势 , F w = W i 对于土 面 的 等效 磁网络盛 , _ 设备 点 的磁 位 分别 为F ,F 2,可 以列 出节点 磁位矩 阵方程 t ⋯ F 7。 百 . F : 式 中G 为 网络磁 鲁矩 阵 F 和 别 为 网 络的 磁位 向 量和 磁通 向 量 霉G G 2 3 ⋯ ⋯ ⋯ G 2 ,G a 3 ..⋯ ⋯ a , l f ● ⋯ ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ⋯ l GF = [ F lF 2F 3⋯ . t-⋯ F 】 T ) l1 l I T, 3⋯ ⋯ G , I 7J =[ I I ⋯ ⋯ ⋯ ] 式申G - ( 1,2,. . . ⋯ ⋯ 1 7) 为第n个节点的自磁导,G 。(n m,n m=f l ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 17) 为节点n,m两节点的互磁导。 针 对图4的 等效 磁网 络图 ,各节点 自导 t 2, o J I 专G I + G l 2+ G I 5 G 2 2= G 2+ G 3+ G 4 ●● ●⋯ 备节点 之间互磁导 口l ; = G 。I = 一 G G l 。 = G 3 z= 0 ( 互磁导为零 表示这两节点无关联) ⋯⋯⋯ 针对以上磁网络及萁相应的节点磁位矩阵方程,解之可得各节点的磁位,求解矩阵的计 算框图如图 5 所示。 m) ~ 她 ” G G G . G 。 一 ff G 维普资讯 毛立志 l引信用 磁 电机的等效磁 嗣 23 图 s磁 网 络 末解框 图 按照上述 求解 框图 ,即可解 出磁电换 能 器的 输出 电压值 ,当有 外加 负载时, 即可计算 出 输 出能量。 全局优化程序 的核 算功 能部分即是根据 以上 的计算框图 编制 而成 。图 6 是计算 出的 电压 与舌簧的振动频率之间的关系曲线 是 电机的输出电压与舌簧振幅芙系曲线。 维普资讯 牲 现 代 引 信 从图 6 图 7 中可以看出,当振幅保持为 厘定时,电机的输出电压基本上成线性关系,l 瑚 线近似为 线性,而 当频 率恒定时在 振幅较小 时基本上 成 线性关 系,而 当振幅达 到一定值 时, 曲线莓曲,经分析邀是由于衔铁特别是舌簧中的磁饱和所致。 4结论 上面简单介绍了磁踊络分析法的原理,磁电换能器的磁网络分析、网络矩阵的求解,这 种方 法与全 局最 优化 程序 配合,优化 一个 方案只需几 分 钟时 间, 比有 限元 分析法大大 减少 了 计算机 的计算机时 ,计算结 果通过与试验相 对照 ,而且达 到 了一 定的精度。 参考文献 ● ( 1 ]A .Os to v ic, A N o v el M e th o d f o r E v al u a ti o n of T r an s i en t S ta 1 es i n S a tu r a t e d E I ec t r i c M ac hi n es , I E E E T r a ns. I n d . A p p e, V o 1 J A N 1989 ( 2 ) V .B . H onsi ge r 。 T he f i e lds a nd pa r a met e s of i r i te r i co r t y pe ac p e rm anen t magnet machi nes IE E E T run s.Po we r A pp.S y st.V o1.J u1y / A ug.1980 H .A .L e u po l d, F R o th wa r f A F I u C i rcu i L A a al ( 3 ] i s fo r T h e M a ga e t ic T ra asd u ce r o f A F u id ic G en e r a t o r , E C O M T ech a { ca 1 R epo r t ~ 4284 I aa u a y 197 5 陈俊 峰.永 磁 电机 .机 械工 业 出版社 . 1983年 . ( 4 )( 上接 第58页) , 参考文献 ( 1 ] 马宝华.美国八十年代使用的小 口径弹引信分析.北京工业学院.1982. r 2 ]王继军 .宋玉槐.对G J B373m87设计要 求的理解.东方科技.1992 (4、 4) . ( 3 ]王雨时.王尔林.何莹台. 美标 ~ i 315D 《引信设计的 安全性准厦 Ⅱ 》介绍与分 析 (上 引信 . 19 92 (3 、 4). ( 4 )I 芏雨 时. 何 莹台. 王尔 林. 美军 新 一代 小 口径炮 弹 g l信 分析 (上 , 下 ). 现代兵 器. 1 992( 11、 12)I s ]王雨时.王尔林.何莹台.以开口环保睑的球转子引信瞎火原因分析.中国兵工学会引信学会 第. 。 吨 属 年会论 洗阳工业学院弹药研究所.1991. 下) . 现代 . 。: 维普资讯

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