电磁直线换挡执行器电磁场分析
电磁直线执行器具有结构简单、响应快、电磁力与线圈电流成比例而与位置无关、控制特性好和精度高等突出优点，应用前景和发展潜力非常良好,是世界各国的研究热点。相较于其他形式的电动机,永磁动圈式直线电机更具优势,所以本课题以永磁动圈式直线电机为研究对象,简单介绍了直线电机相关内容，重点介绍了永磁动圈式直线电机的结构与分类。另外通过设定主要参数，利用Ansoft maxwell仿真软件,采用有限元分析方法,建立模型,对其动态过程进行仿真结果与分析。关键词 电磁直线执行器，永磁动圈式，电磁场，有限元，动态仿真
目 录
1 课题研究背景及意义..........................1
2 直线电机概述..................1
2.1 直线电机在国内外的研究发展状况...................1
2.2 直线电机的分类及其特点...2
3 永磁动圈式直线电机结构及相关概念......................5
3.1 动圈式直线电机研究发展概述.......5
3.2 永磁动圈式直线电机分类及其特点...5
3.3 永磁动圈式直线电机结构与工作原理.......6
4 电磁场基本理论和有限元基础..........7
4.1 Ansoft maxwell软件介绍.........7
4.2 二维电磁场理论和有限元基础...7
4.3 三维电磁场有限元基础.....................11
5 模型的建立与仿真结果分析....................13
5.1 磁性材料的性能与选用.............13
5.2 直线电机二维仿真模型及分析.............15
5.3 直线电机三维仿真模型及分析.................20
结论 24
致谢 ....25
参考文献..26 1 课题研究背景及意义
现如今，恩格尔系数下降,汽车购买量也逐渐增多,带动了我国汽车工业的快 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
速发展.生活水平提高的同时,人们对世界能源保护的意识在逐渐加强,对汽车安全可靠性以及舒适程度等多方面也越来越关注。
汽车变速器的好坏是汽车是否优良的一个重要标准，因此，为了提高汽车驾驶员的驾驶体验和提高汽车的动力性以及安全性，对变速器的改善首屈一指。另外，能够使汽车的燃油经济性得到晋升，资源浪费情况得到减轻。与此同时，自动变速技术的改善能够使乘车人员乘坐时的舒适度感受得到有效地提升。正因为如此，我国汽车产业将变速器的发展研究作为重中之重，汽车生产厂家纷纷把提升自动变速技术当做自己的发展目标。电控机械式自动变速器(AMT)与传统变速器相比较，前者能够自动变化速度。另一方面,在现实生活中AMT的结构更加简单、传动效率更高、生产成本更低、经济性能更好。虽然具有更多的优点，但毕竟是从手动变速器发展改进过来的，在汽车动力传递方面还是会有很大的磨损，而且换档抗震动性差，噪声大。
电磁直线执行器制造简便容易，使用快捷，反应迅速，各参数的控制基本上都能够完美的满足日常的使用要求，他是将电能转变成机械能的机器。对电磁直线执行器和它的电磁场进行分析并且进行科学研究，将具有非常重要的影响，在以后的物理学应用中也可以发挥很大的作用。
2 直线电机概述
2. 1 国内外的研究现状
十九世纪四十年代，直线电机进行了了最初的研制，Wheatstone提出并制造了直线电机的首个模型[1]。我们国家引进直线电机比较晚，大概是从上个世纪六十年代才开始的。刚开始的研究比较缓慢，四处碰壁，但通过国家大量的投入和重视，终于在这一方面取得了有效的成果，直线电机这方面的知识已经深入人心。
2.1.1 国外直线电机研究发展
18401930年前后，碍于当时工程材料、制造技术以及控制技术水平有限，直线电机的研究始终处于萌芽孕育阶段。19301940年时期，科学研究工作职员通过一系列测试获得了许多资源，对理论的认识更加深入。19401955年期间，科学研究工作人员又进行了一系列的相关试验与探索研究。19561970年期间，直线电机的开发呈全面化趋势发展，申请专利的个数也愈来愈多，应用电机的设备也逐步开发出来。1971年至今，与旋转电机系统相比，直线电机系统开始选择适合自身发展的独特思路，开始通过满足人类需求来寻求自身的更好发展。
2.1.2 中国直线电机研究发展
我们国家对于直线电机的研究是从70年代才开始的，由于起步比较晚，目前对于直线电机的研究还处于研发阶段，不过我国正在迎头赶上，努力缩小差距。作为在国内首先翻译《直线感应电机》的浙江大学，早就特地成立了国内首家直线电机研究所，并且推发扩散应用在社会上，不管是在经济方面还是社会方面都取得了不错的效果[2]。另外，抽油机是用直线电机驱发起动的。天津大学通过对永磁动圈式直线电机的研究，得到了该类电机的设计方法并进行了模型的建立和仿真。华中科技大学通过对用作冰箱压缩机的动圈式直线电机的研究，对电源变化给电机磁场带来的影响进行了详细的分析。总体来说，虽然国内直线电机的研究与国外存在较大差距，但我国还是取得了直线电机驱动门、电磁锤、拉伸机、粒子加速器、计算机磁盘定位系统等丰硕成果。
2. 2 直线电机的分类及其特点
直线电机在各种场合以及各种情况下可以按照不同的标准进行分类，有很多不同的分类方式，一般按照以下几种形式进行区分:结构类型、工作原理以及功能用途[3]。
目 录
1 课题研究背景及意义..........................1
2 直线电机概述..................1
2.1 直线电机在国内外的研究发展状况...................1
2.2 直线电机的分类及其特点...2
3 永磁动圈式直线电机结构及相关概念......................5
3.1 动圈式直线电机研究发展概述.......5
3.2 永磁动圈式直线电机分类及其特点...5
3.3 永磁动圈式直线电机结构与工作原理.......6
4 电磁场基本理论和有限元基础..........7
4.1 Ansoft maxwell软件介绍.........7
4.2 二维电磁场理论和有限元基础...7
4.3 三维电磁场有限元基础.....................11
5 模型的建立与仿真结果分析....................13
5.1 磁性材料的性能与选用.............13
5.2 直线电机二维仿真模型及分析.............15
5.3 直线电机三维仿真模型及分析.................20
结论 24
致谢 ....25
参考文献..26 1 课题研究背景及意义
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速发展.生活水平提高的同时,人们对世界能源保护的意识在逐渐加强,对汽车安全可靠性以及舒适程度等多方面也越来越关注。
汽车变速器的好坏是汽车是否优良的一个重要标准，因此，为了提高汽车驾驶员的驾驶体验和提高汽车的动力性以及安全性，对变速器的改善首屈一指。另外，能够使汽车的燃油经济性得到晋升，资源浪费情况得到减轻。与此同时，自动变速技术的改善能够使乘车人员乘坐时的舒适度感受得到有效地提升。正因为如此，我国汽车产业将变速器的发展研究作为重中之重，汽车生产厂家纷纷把提升自动变速技术当做自己的发展目标。电控机械式自动变速器(AMT)与传统变速器相比较，前者能够自动变化速度。另一方面,在现实生活中AMT的结构更加简单、传动效率更高、生产成本更低、经济性能更好。虽然具有更多的优点，但毕竟是从手动变速器发展改进过来的，在汽车动力传递方面还是会有很大的磨损，而且换档抗震动性差，噪声大。
电磁直线执行器制造简便容易，使用快捷，反应迅速，各参数的控制基本上都能够完美的满足日常的使用要求，他是将电能转变成机械能的机器。对电磁直线执行器和它的电磁场进行分析并且进行科学研究，将具有非常重要的影响，在以后的物理学应用中也可以发挥很大的作用。
2 直线电机概述
2. 1 国内外的研究现状
十九世纪四十年代，直线电机进行了了最初的研制，Wheatstone提出并制造了直线电机的首个模型[1]。我们国家引进直线电机比较晚，大概是从上个世纪六十年代才开始的。刚开始的研究比较缓慢，四处碰壁，但通过国家大量的投入和重视，终于在这一方面取得了有效的成果，直线电机这方面的知识已经深入人心。
2.1.1 国外直线电机研究发展
18401930年前后，碍于当时工程材料、制造技术以及控制技术水平有限，直线电机的研究始终处于萌芽孕育阶段。19301940年时期，科学研究工作职员通过一系列测试获得了许多资源，对理论的认识更加深入。19401955年期间，科学研究工作人员又进行了一系列的相关试验与探索研究。19561970年期间，直线电机的开发呈全面化趋势发展，申请专利的个数也愈来愈多，应用电机的设备也逐步开发出来。1971年至今，与旋转电机系统相比，直线电机系统开始选择适合自身发展的独特思路，开始通过满足人类需求来寻求自身的更好发展。
2.1.2 中国直线电机研究发展
我们国家对于直线电机的研究是从70年代才开始的，由于起步比较晚，目前对于直线电机的研究还处于研发阶段，不过我国正在迎头赶上，努力缩小差距。作为在国内首先翻译《直线感应电机》的浙江大学，早就特地成立了国内首家直线电机研究所，并且推发扩散应用在社会上，不管是在经济方面还是社会方面都取得了不错的效果[2]。另外，抽油机是用直线电机驱发起动的。天津大学通过对永磁动圈式直线电机的研究，得到了该类电机的设计方法并进行了模型的建立和仿真。华中科技大学通过对用作冰箱压缩机的动圈式直线电机的研究，对电源变化给电机磁场带来的影响进行了详细的分析。总体来说，虽然国内直线电机的研究与国外存在较大差距，但我国还是取得了直线电机驱动门、电磁锤、拉伸机、粒子加速器、计算机磁盘定位系统等丰硕成果。
2. 2 直线电机的分类及其特点
直线电机在各种场合以及各种情况下可以按照不同的标准进行分类，有很多不同的分类方式，一般按照以下几种形式进行区分:结构类型、工作原理以及功能用途[3]。
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