【摘要】：含有非線性永磁體的極化磁系統(tǒng)在日常家電、工業(yè)控制電路、航空航天、武器裝備等設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。但由于非線性永磁體存在工作點(diǎn)遷移現(xiàn)象,使得含有非線性永磁體的極化磁系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際性能存在偏差。本文以直動(dòng)式極化磁系統(tǒng)為研究對(duì)象,建立了非線性永磁體工作點(diǎn)遷移模型,并對(duì)現(xiàn)有的極化磁系統(tǒng)快速計(jì)算模型進(jìn)行改進(jìn),提升了極化磁系統(tǒng)靜態(tài)特性的計(jì)算精度。首先,根據(jù)非線性永磁體的工作點(diǎn)變化規(guī)律建立一種基于仿射變換的非線性永磁體工作點(diǎn)遷移模型,用以描述非線性永磁體的工作點(diǎn)遷移現(xiàn)象;并以非線性永磁體鋁鎳鈷為研究對(duì)象,進(jìn)行定量充退磁試驗(yàn)和非線性永磁單體充退磁過程有限元仿真,通過試驗(yàn)與仿真結(jié)果驗(yàn)證非線性永磁體工作點(diǎn)遷移模型的準(zhǔn)確性,為極化磁系統(tǒng)的改進(jìn)快速計(jì)算模型提供基礎(chǔ)。然后,設(shè)計(jì)確定混合永磁體直動(dòng)式極化磁系統(tǒng)的物理模型,根據(jù)物理模型分別利用有限元仿真軟件ANSYS和數(shù)值計(jì)算仿真軟件MATLAB/Simulink建立直動(dòng)式極化磁系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)虛擬樣機(jī)模型,并構(gòu)建基于等效磁路的極化磁系統(tǒng)快速計(jì)算模型;利用非線性永磁體工作點(diǎn)遷移模型對(duì)極化磁系統(tǒng)快速計(jì)算模型進(jìn)行改進(jìn),并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)物樣機(jī)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證改進(jìn)極化磁系統(tǒng)快速計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。最后,選取極化磁系統(tǒng)的尺寸參數(shù),研究尺寸參數(shù)單獨(dú)作用對(duì)極化磁系統(tǒng)靜態(tài)性能的影響,提出極化磁系統(tǒng)尺寸參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化問題;將差分進(jìn)化算法的原理應(yīng)用于多目標(biāo)優(yōu)化問題,采用自適應(yīng)權(quán)重多種群策略和小生境思想,提出基于自適應(yīng)權(quán)重多種群策略的多目標(biāo)差分進(jìn)化算法,利用測(cè)試函數(shù)驗(yàn)證改進(jìn)差分進(jìn)化算法的準(zhǔn)確性;利用改進(jìn)差分進(jìn)化算法對(duì)極化磁系統(tǒng)尺寸參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行尋優(yōu),得到尺寸參數(shù)的最優(yōu)解集,以提升極化磁系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標(biāo)。
【圖文】：

圖 2-3 線圈有限元模型 ANSYS Electronics 18，新增了永磁體充退磁模塊。對(duì)于永程，需要在“Excitions->Set Magnetization Computation”中對(duì)程進(jìn)行設(shè)置。但僅能夠設(shè)置為充磁或退磁，不可同時(shí)設(shè)置。 限 元 模 型 加 載 主 要 是 對(duì) 充 磁 線 圈 進(jìn) 行 模 擬 ， 在 “ProCircuit Design”中插入充磁線圈的外部電路，如圖 2-4 所示。電壓波形，如圖 2-5 所示。此處，將充磁電壓源波形選擇為0LCoilwinding10ohmR9+0V100VLabelID=V10圖 2-4 充磁線圈外部電路

b) t=0.025s 時(shí)永磁單體磁場(chǎng)強(qiáng)度分布圖 2-6 永磁單體 t=0.025s 時(shí)磁場(chǎng)分布3.2 永磁單體退磁過程有限元仿真利用永磁單體充磁過程的仿真結(jié)果，對(duì)永磁單體退磁過程建立有限元仿型。由于要在永磁單體退磁過程有限元模型中調(diào)用充磁過程有限元模型，要保證退磁過程的幾何模型和有限元分網(wǎng)設(shè)置與充磁過程的幾何模型和有分網(wǎng)相同。建立幾何及有限元模型后，設(shè)置非線性永磁材料的特性。由于在退磁過需要考慮永磁體工作點(diǎn)遷移的滯回現(xiàn)象，因此需要在“View/Edit Materia永磁體的鐵損模型設(shè)置為滯回模型，具體是在“Calculate Properties for: ”中磁體的rB 和cH 進(jìn)行設(shè)置，即可得到永磁體的滯回模型，如圖 2-7 所示。=1.2105T
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678687