机床与液压2024,Vol.52Issue(13) :37-42.DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2024.13.006

基于Halbach阵列宏微复合驱动器的输出力优化研究

Output Force Optimization Analysis of the Macro-micro Composite Actuator Based on Halbach Array

喻曹丰 杨坤 郑爽 魏益军 陶雪枫
机床与液压2024,Vol.52Issue(13) :37-42.DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2024.13.006

基于Halbach阵列宏微复合驱动器的输出力优化研究

Output Force Optimization Analysis of the Macro-micro Composite Actuator Based on Halbach Array

喻曹丰 1杨坤 2郑爽 2魏益军 2陶雪枫2
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作者信息

  • 1. 安徽理工大学机电工程学院,安徽淮南 232001;浙江大学流体动力基础件与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027
  • 2. 安徽理工大学机电工程学院,安徽淮南 232001
  • 折叠

摘要

为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动,采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置,并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案.为验证优化方案的有效性,采用有限元电磁场仿真,分析宏微复合驱动器优化前后的输出力变化,并以提高输出力和降低输出力波动为目标,得出了 Halbach阵列的永磁体最佳尺寸.最后搭建实验平台验证了优化方案的合理性.结果表明:优化方案使宏微复合驱动器在电流大小为4 A时,输出力达到95 N左右,输出力波动减小为23 N左右,验证了优化方案的合理性.

Abstract

To improve the output force and output force fluctuation of the macro-macro composite actuator,a combination of the Halbach array arrangement of permanent magnets and the addition of an auxiliary yoke to change the relative position of the macro-mo-tion coil to the permanent magnets was used.To verify the effectiveness of the optimization scheme,finite element electromagnetic field simulations were used to analyze the change in output force before and after the optimization of the macro-micro composite actuator,and the optimum size of the permanent magnets for the Halbach array was gotten to increase the output force and reduce the output force fluctuation.Finally,the experimental platform was built to verify the rationality of the optimization scheme.The results show that the opti-mized solution not only enables the macro-micro composite actuator to achieve an output force of around 95 N at 4 A current levels,but also reduces the output force fluctuations to around 23 N.The rationality of the optimization scheme is verified.

关键词

Halbach阵列/宏微复合驱动器/输出力优化/精密定位

Key words

Halbach array/macro-micro composite actuator/output force optimization/precision positioning

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基金项目

国家自然科学基金青年科学基金项目(52105042)

流体动力基础件与机电系统国家重点实验室开放基金(GZ-KF-202302)

中国博士后科学基金资助项目(2019M652159)

安徽理工大学研究生创新基金项目(2023cx2062)

出版年

2024
机床与液压
中国机械工程学会 广州机械科学研究院有限公司

机床与液压

CSTPCD北大核心
影响因子:0.32
ISSN:1001-3881
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