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摘要
为设计一款微型高速电磁斥力机构样机,通过有限元方法将电磁场、结构力场、电路耦合求解,研究斥力线圈匝数、斥力盘结构参数对运动部件运动特性的影响,提升机构效率;同时对运动部件进行应力分析,通过结构优化保证机构的机械强度。研究结果表明:增加斥力线圈匝数,可以增加运动部件速度,提升机构效率,但增速变缓;增加斥力盘厚度,会降低机构速度,但可以减小斥力盘应力;采用"铜–铝"复合盘结构,可以增加斥力盘运动速度,并减小斥力盘应力;采用内外侧厚度不等的斥力盘设计可以大幅度减小斥力盘应力,同时不降低机构效率。最终所设计的不等厚"铜–铝"复合盘结构,可以使得机构在2 ms内位移达到12.3 mm,且铜盘和铝盘的最大等效应力均小于该材料在动态冲击下的屈服强度,并留有一定的安全裕度。最后根据仿真参数设计工程样机并试验,仿真与试验结果具有良好的一致性,验证了有限元模型的正确性和设计的可行性。
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