角振动台电磁场FEM模拟计算与分析
[摘 要] 角振动台是产生回转式振动激励的装置,其设计制造的关键问题是激磁磁场的产生。本文以有限元分析软件ANSYS为工具,对某角振动台的激磁磁路部分进行了分析,以检验其性能。整个分析,旨在验证振动台电磁场分布情况,分析漏磁场是否达到技术指标要求,为台体结构设计提供了电磁分析。
[关键词] 角振动台 ANSYS 电磁场
角振动台是角振动校准装置中用于对被校角运动传感器施加回转式振动激励的装置,其激振力主要由激振电机产生,故电机设计的好坏是关系到角振动台研制是否成功的关键,为此有必要对激磁电机进行电磁分析,以考核其性能是否达到电机设计要求。
1、高频标准角振动台
1.1高频标准角振动台工作原理
本文所分析的高频标准角振动台如图1所示,主要由台面、支撑弹簧、框式动圈、励磁线圈和激磁回路组成,该系统具有摩擦小、电磁干扰低、回转精度高、负载惯量大的特点,其设计最高频率为500Hz。
图1 高频角振动台结构原理图
该结构与电机类似,可以简化为由定子和动子两部分组成。其中定子又分为内定子和外定子两部分,是产生激振电磁力的主磁路,外定子上两边又各有一组激磁线圈,共同构成了激磁系统。角振动台实际上为一个扭转弹簧惯性系统,工作过程为激磁系统的受迫振动。从而,激磁力的产生是角振动台运行的首要问题,也是本文研究的出发点。
1.2计算内容
a.为产生系统要求的驱动力矩,相应的提出内外定子间的气隙磁通应达到0.60T的要求,由此给出需要通入激磁线圈的电流;
b.要求台体端部漏磁不大于10-4T数量级;
2、电磁场有限元分析
根据全电流定律,导体或线圈通电后,建立磁场,沿任意闭合路径上磁场强度的线积分,就等于穿过该闭合路径内的导体电流的代数和。实际电机计算中,将线积分简化成和式,即把要研究的闭合磁路分成若干段,每一段的磁场强度看成常数,则有
∑HiIi=∑I (1)
式中,HiIi称为第i段磁路的磁压降,ΣI为该磁路的总磁势[2]。
以内外定子部分为分析对象,由气隙磁通0.60T的要求,按激磁部分气隙和定子尺寸分别计算总磁势,得到ΣI约为8500A。
为了验证此系统气隙磁通和漏磁的要求,利用ANSYS软件进行电磁场分析,这是按全电流定律分析的逆过程。分析对象为激磁磁路部分,采用实际尺寸三维建模[1]。
本次分析含有铁芯和电流源,又属于单连通区域,即存在气隙的磁路不封闭的铁芯系统,选用微分标量势法(DSP)。
2.1定义单元及...
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