耦合磁滞的电-机械转换器多场建模及参数优化

作者：陈淑梅^*; 柯旭锟; 吴荣钰; 黄惠; 杜恒; 李雨铮

来源：中南大学学报(自然科学版), 2022, 53(11): 4271-4281.

• 微小型电-机械转换器
• 多物理场耦合
• J-A磁滞模型
• 参数分析

为准确描述微小型电-机械转换器的频响受磁路敏感参数的影响规律，提出融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固耦合多场的仿真模型，模拟转换器毫秒级的动态响应。首先，根据转换器的结构原理及各物理量的作用关系，在COMSOL平台中建立转换器电-磁-固耦合动态仿真模型，并引入J-A模型描述高频激励下的动态磁滞特性；然后，搭建电-机械转换器高频电磁力测试台以验证仿真模型准确性；最后，基于所建模型对转换器的影响频响的关键参数进行分析，得出激励电压、线圈匝数、衔铁长度和弹簧刚度的优化方法。研究结果表明：本文提出的融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固多场耦合仿真模型的最大电磁力仿真结果与实验结果的相对误差仅为0.65%；电-机械转化器的激励电压应控制在12～15 V之间，衔铁长度取值范围为8.0～10.8 mm，线圈匝数可选220匝，弹簧刚度范围应为8～14 N/mm。

• 单位
  福州大学; 自动化学院