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摘要
针对电磁式平衡头动环结构整体设计过程中存在的自锁磁场与自锁力矩问题，对电磁式平衡头动环自锁特性进行了有限元仿真分析与实验研究。首先，根据磁路自锁原理，建立了由磁性齿盘、永磁体、配重盘3个零件构成的三维模型；然后，利用Ansoft-Maxwell平台，通过控制单一变量的方式，分析了永磁体对数对气隙磁密和自锁力矩大小的影响，研究了气隙对自锁力矩的影响；最后，基于扭矩传感器及LabVIEW软、硬件搭建了实验平台，通过增减垫片数量的方式，进行了自锁力矩气隙实验。研究结果表明：永磁体对数从8对增加到18对时，有效工作区最小磁通密度增加了103%;有限元分析结果与实验结果的差值在15%以内，且实验数值与有限元分析数值整体趋势一致，自锁力矩随气隙的增大逐渐减小；该实验结果证实了仿真结果的可靠性，为电磁平衡装置的整体分析与优化提供了依据。
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单位机电工程学院; 河南工业大学
