Page 176 - 《振动工程学报》2025年第11期

2634 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

(出厂 60 mm) 到压缩极限 (42 mm) 行程为 18 mm，充 表 1 结构参数初始值
气气压范围为 (0.05 MPa，0.8 MPa)。本文选择 0.7 MPa Tab. 1 Initial values of structural parameters

(气囊最佳工作气压状态)、60 mm 情况下承载与动态 序号 参 数 数 值 序号 参 数 数 值
力作为电磁力参数设计当量（此时气囊力为 175 N）， 1 D z /mm 15 5 d/mm 5
2 D x /mm 15 6 q/mm 8
以 振 动 幅 度 为±3 mm 为 基 准 （ 上 下 变 化 约 ±30 N） 。
3 D x2 /mm 15 7 N e 80
依据以上两者要求，取气囊变化力的 2 倍 (安全系 4 h/mm 10 8 I/A 2
数)，即可推算出电磁单元电磁力设计准则为 120 N。
依据一体式结构形式，电磁单元结构核心参数 指向纸面，上下线圈电流方向指出纸面)，分析动态
初始值如表 1 所示,其中 N e 为有效线圈匝数，I 为线 交变电流对永磁磁场的影响规律。经过一系列初步
圈电流。依托初始值并结合仿真，优化分析电磁结构。 仿真，永磁磁场变化与电流幅值呈正相关。因此，选

取 2 A 电流值，分析最大电流时的影响规律。
2.2 瞬态磁场分析
由于线圈处的磁感应强度为直接作用磁场，本
分别对中磁极线圈、上下磁极线圈通入 5~100 Hz 文选取线圈气隙处的磁感应强度作为永磁磁场变化
(时间为 3 s) 扫频正弦电流，三组线圈匝数都为 120 的参考，瞬态磁场变化如图 4 所示，仿真数据结果
(有效匝数为 80)，电流方向相反 (中间线圈电流方向 见表 2。

中线圈通电 上下线圈通电 三线圈通电

312.0 312.5
313
312.0
312 311.5 311.5 极
311 311.0 磁
311.0 上
310 310.5
309 310.5 310.0
670.19958 670.203
670.203
磁感应强度B / mT 670.201 670.19950 670.201 极 磁 中
670.19954
670.199
670.199
670.197
670.19946
670.197
670.195 670.19942 670.195
312.0 312.5
313
312.0
312 311.5
311.5 极
311 311.0 磁
311.0 下
310 310.5
309 310.5 310.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
时间T / s

图 4 磁感应强度变化
Fig. 4 The variation curves of magnetic induction intensity

的影响在 2% 以内，其变化差值 ΔB 在 6 mT 以内。
表 2 磁感应强度变化率
Tab. 2 Change rate of magnetic induction intensity 依据 F=BIL 原理，交变电流产生的电磁力同样

通电情况 磁感应强度变化率/% 具有 2% 的波动。当用于低频微振领域，需考虑这一
序号
(5~100 Hz扫频) 中线圈 上线圈 下线圈 波动，并在电控环节进行补偿。对于具有大惯性特
1 中间线圈通电 0.0012 1.2480 1.2479 性的船舶动力振动干扰，2% 的控制波动对设备振动
2 上下线圈通电 0.00002 0.4427 0.4429 隔振控制的影响不大。

3 三线圈通电 0.0012 1.2480 1.2479

2.3 静态磁场分析
从磁场变化图 4 和数据表 2 可知，各气隙处磁感
应强度不随交变电流频率变化而变化；电流对中线 对电磁单元核心结构参数化建模，仿真分析各
圈 处 磁 感 应 强 度 的 影 响在 0.0001%， 其 变 化 差 值 结构参数对磁场的影响规律，研究不同结构参数对

ΔB 在 0.001 mT 以内；电流对上下线圈处磁感应强度 结构性能的影响规律。以线圈气隙处磁感应强度最