Análisis del Campo Magnético y Verificación del Empuje del Actuador de Solenoide Basado en el Método de Subdominio
Autores: Lu, Mengkun; Yuan, Zhifang; Yi, Xianglie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis del Campo Magnético y Verificación del Empuje del Actuador de Solenoide Basado en el Método de Subdominio
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Propuestas
Modelo semi-analítico
Método de subdominio de campo magnético
Simulación de elementos finitos
Análisis comparativo experimental
Saturación magnética.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Ante el problema de que el empuje de salida del actuador solenoide se ve afectado por diversos factores y es difícil de calcular en condiciones de trabajo reales, este artículo propone un modelo semi-analítico construido mediante el método de subdominio de campo magnético con condiciones de frontera internas y externas en un sistema de coordenadas cilíndricas para el cálculo, y se derivan y resuelven las ecuaciones de solución general del potencial vectorial magnético para cada subdominio mediante MATLAB. Tomando un electroimán de empuje y tracción como ejemplo, se llevan a cabo simulaciones por elementos finitos y un análisis comparativo experimental. La corrección y las condiciones aplicables del método de subdominio se ilustran comparando el gráfico de gradiente del potencial vectorial magnético, la curva de inductancia y la fuerza electromagnética. Se muestra que los resultados calculados por el método de subdominio son muy cercanos al método de elementos finitos cuando se ignora el problema de saturación magnética. Sin embargo, cuando se considera la no linealidad de la permeabilidad del núcleo, la saturación magnética se profundiza gradualmente con el aumento de la corriente, y el error de los resultados de cálculo del método de subdominio aumenta gradualmente. A través de la simulación y la verificación experimental en condiciones de ligera saturación magnética, el empuje de salida después de considerar la gravedad del núcleo, la fuerza del resorte y la fuerza electromagnética, se muestra que este método tiene la ventaja de flexibilidad computacional en comparación con el método de elementos finitos, y es más fácil escribir algoritmos especiales según diversas condiciones de trabajo para calcular los parámetros importantes en aplicaciones de ingeniería.
Descripción
Ante el problema de que el empuje de salida del actuador solenoide se ve afectado por diversos factores y es difícil de calcular en condiciones de trabajo reales, este artículo propone un modelo semi-analítico construido mediante el método de subdominio de campo magnético con condiciones de frontera internas y externas en un sistema de coordenadas cilíndricas para el cálculo, y se derivan y resuelven las ecuaciones de solución general del potencial vectorial magnético para cada subdominio mediante MATLAB. Tomando un electroimán de empuje y tracción como ejemplo, se llevan a cabo simulaciones por elementos finitos y un análisis comparativo experimental. La corrección y las condiciones aplicables del método de subdominio se ilustran comparando el gráfico de gradiente del potencial vectorial magnético, la curva de inductancia y la fuerza electromagnética. Se muestra que los resultados calculados por el método de subdominio son muy cercanos al método de elementos finitos cuando se ignora el problema de saturación magnética. Sin embargo, cuando se considera la no linealidad de la permeabilidad del núcleo, la saturación magnética se profundiza gradualmente con el aumento de la corriente, y el error de los resultados de cálculo del método de subdominio aumenta gradualmente. A través de la simulación y la verificación experimental en condiciones de ligera saturación magnética, el empuje de salida después de considerar la gravedad del núcleo, la fuerza del resorte y la fuerza electromagnética, se muestra que este método tiene la ventaja de flexibilidad computacional en comparación con el método de elementos finitos, y es más fácil escribir algoritmos especiales según diversas condiciones de trabajo para calcular los parámetros importantes en aplicaciones de ingeniería.