变齿距电磁作动器优化设计

摘要

针对传统定齿距电磁作动器线性度差的问题,通过磁路分析建立了变齿距电磁作动器的解析模型.在此基础上,分析了气隙、定动子齿宽差、线圈匝数、动子半径等参数对作动器性能的影响,发现定动子齿宽差对作动器的线性度具有重大影响,从理论上揭示了采用变齿距结构实现良好线性度的必要性,并且良好线性度的实现需要牺牲一定的电磁力.为了尽可能提高变齿距电磁作动器的线性度,同时不至于使电磁力降低太多,采用遗传算法对其进行优化设计.结果表明,遗传算法参数设置的不同对优化结果的影响很小,相比于定齿距电磁作动器,变齿距电磁作动器可以实现线性度提高93.08％时,电磁力仅降低8.22％.最后,利用样机试验验证的有限元模型对优化后的方案进行仿真计算,计算结果证明优化后的作动器在0～3 mm位移范围内具有良好的线性性能,同时验证了所建立解析模型的有效性.