电磁线圈的动态电磁关系分析及应用

电磁线圈的动态电磁关系分析及应用

电磁线圈的动态电磁关系一方面可以保证磁力机械产品顺利工作，另一方面又影响该类机械产品的工作性能。郑水英等在研究电磁阻尼器被动减振时，考虑了动态电磁关系产生的波动电流对阻尼器减振特性的影响，得出理论值与。

中兄为电磁线圈的电阻；L为电磁线圈的电感。在电路中，对于直流励磁电流来说，电感不起阻抗作用；对于交变电流来说，电感起到阻止电流变化的作用。下面分2种情况加以说明：（1）当线圈中的电流为交变电流时，电磁铁的磁阻为：则电磁线圈的电感系数为：表明：当电磁铁结构参数一定时，线圈的电感系数是一个常数；而当电磁铁的间隙发生变化时，线圈的电感系数将随之发生变化。

线圈中因交变励磁电流而产生的感抗为：阻抗为：（2）当线圈中的励磁电流为稳恒电流时，电磁线圈相当于一条导线，而非电感元件。此时，线圈中的阻抗为R―R（13 3电路中的感应电流线圈中产生感应电流的条件是：①闭合回路；②磁通发生变化。对于电磁线圈来说，其满足产生感应电流的这2个基本条件。在计算感应电流时，特作如下假设：①忽略感应电动势和阻抗的相位差，即认为二者同相位；②忽略感应电流再次引起的电磁感应现象。

下面根据磁通发生变化的不同情况来讨论线圈中的感应电流：（1）种情况：电流为交变电流，间隙为静态间隙。根据式（4）和式（12）可得）第二种情况：电流为稳恒电流，间隙为动态间隙。根据式（6）和式（13）可得）第三种情况：电流为交变电流，间隙为动态间隙。根据式（8）和式（12）可得5应用实例电流y 4分析与讨论下面分析各种情况下所得感应电流表达式的合理性：（1）在种情况下，电磁线圈中只有因交变电流而产生的感应电动势，称为电磁线圈的自感现象。自感现象是电磁感应的特例，所以自感现象遵循所有的电磁感应规律。自感电动势仅能减缓原电流的变化，不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化趋势；原电流终还是要增加到稳定值或减小到零。由此可知，感应电流在数值上应小于原电流，即Ik<.假设交变电流7―尺<，D为电流幅值。将该交变电流对时间A进行求导，带入式（14），再进行取模运算，发）第二种情况反映了动态间隙对稳恒电流的影响。但此时存在这样一个问题，即对于稳恒励磁电流来说，电感将不起作用，仅相当于一条导线。因此，有人认为直流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，不因间隙的大小而改变。但是，由式（6）可知，随着间隙的变化，磁路的磁通也发生变化，进而在闭合电路中产生感应电流，即间隙的变化将影响励磁电流的大小，这样就产生了矛盾。事实上，由对电磁辅助支撑和电磁阻尼器的相关研究可知，间隙的变化将导致励磁电流发生变化。为解决这一矛盾，可做一个关于动态间隙影响稳恒励磁电流的。电流源是电磁支撑的控制源，控制电磁铁的磁场强度和电磁力，进而控制电磁支撑装置的支撑刚度参数。电磁铁由2块铁芯共用1块衔铁，呈对称分布，是整个支撑系统的执行部件。铁芯与机架的初始间隙均为尽，并通入相同的励磁电流以保证电磁支撑的电磁力与动态间隙呈线性关系。机械弹性元件与机座相连，组成机械支撑装置，可以保证整个支撑系统在稳定区域内工作。衔铁为铁磁性材料，由机械支撑装置和电磁支撑装置并联组成的支撑系统支撑。

机座4电磁铁M磁电流/机械系统变刚度电磁支撑装置的结构示意图由可知，当衔铁沿X方向的位移为时，上下电磁铁的间隙由g变为（尽+）和（g―），且磁支撑装置的稳定悬浮状态被打破，电磁铁将沿X方向表现出吸力特性。

如果考虑动态电磁关系对磁路磁通的影响，电磁线圈中会产生感应电流，分别记为kl和k2.此时，电磁支撑的电磁力为：其中，A是当考虑间隙处磁通不均匀分布而产生误差时加上的修正系数，A―（1+0.lag）―1，a―0k'L1―0k'L2―0处进行泰勒展开，略去高阶小项可得由式（18）可知，如果忽略感应电流的影响，电磁力仅仅是位移z的一次函数。此时可得电磁支撑装置的支撑刚度参数为：当电磁支撑装置的励磁电流为稳恒电流时，根据式（15）可得把式（20）代入式（18），可得由此可知，当考虑动态间隙对电磁支撑装置支撑特性的影响时，电磁支撑装置在提供支撑刚度参数K的同时，还提供一个附加阻尼参数C'，这有利于整个机械系统的稳定。

同理，当励磁电流为交变电流时，根据式（16）可得将式（23）代入式（18），可得此种情况下电磁支撑的电磁力表达式：其中：，=2由上可知，当同时考虑交变电流和动态间隙产生的电磁感应时，电磁支撑装置的支撑特性将发生明显变化，同时产生附加支撑刚度和阻尼参数。附加支撑刚度和阻尼参数有利于整个支撑系统的稳定，这也在某种程度上使得电磁类机械产品具有一定的稳定性。

另外，通过搭建悬臂梁实验装置对电磁支撑装置的支撑参数进行实验识别，结果表明，当考虑动态间隙对电磁支撑装置支撑特性的影响时，支撑系统中的确存在附加阻尼参数，从而解释了电磁支撑装置支撑参数理论识别值与实验识别值之间存在差异的现象，进而有力地证明了电磁线圈的动态关系对电磁类机械产品工作性能的影响是不容忽视的。

6结语动态电磁关系是磁力机械产品顺利工作的前提和基础。本文通过研究影响动态电磁关系的电流和间隙参数，得到了表征动态电磁特性的感应电动势和动态阻抗。忽略二者的相位差，即认为二者同相位，同时忽略感应电流再次引起的电磁感应现象，得到了不同情况下感应电流的表达式，并对其合理性进行了分析。后将动态电磁关系应用到机械系统变刚度电磁支撑装置中，得到了不同情况下电磁支撑装置存在的附加支撑刚度参数和附加阻尼参数的表达式，合理解释了电磁支撑装置在实验中存在附加阻尼参数的现象，从而也为磁力机械产品的结构设计和工作参数的合理确定提供了理论依据。

此产品信息版权归上海维特锐所有，如想详细了解请点击：电磁线圈