本发明专利技术公开了一种基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法，涉及电磁铁设计领域，其步骤包括：1、根据生产经验，初步选定对电磁铁吸引力有影响的正交试验影响因子；2、依据标准正交表设计方法，选择适合的正交表，将影响因子安排到所选正交表的各列中去，进行表头设计，并确定正交试验方案；3、根据以上正交试验设计，将正交试验方案导入JMAG仿真软件中；4、在正交表中添加JMAG仿真软件得出的电磁铁吸引力值；5、将步骤D中的数据导入Minitab软件中进行数据分析；6、综合实验结果，确定出电磁铁吸引力最大且符合实际生产的优选方案。本发明专利技术具有高效、准确的优点。
An Optimum Design Method of Electromagnet Based on Orthogonal Test and JMAG Simulation
【技术实现步骤摘要】
一种基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法
本专利技术涉及电磁铁设计领域，具体涉及一种基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法。
技术介绍
电磁铁在我们的日常生活中广泛用于重工业、轻工业、通讯业以及交通业等诸多领域，常见的譬如：智能门锁，电铃，电磁继电器，电磁起重机等广泛应用。在电磁铁不断发展的同时，电磁铁整体性能的提高也成为了一种工业趋势，而电磁铁工作过程中最重要的性能就是吸引力大小了，若电磁铁吸引力达不到使用要求，电磁铁就无法吸合或断开，则在应用过程中就无法体现其应用价值。因此，对电磁铁通电过程中吸引力的研究也成了越来越多人研究的课题。对于常开的电磁铁，即在不通电时可动铁芯与固定铁芯不接触，在通电时，内部的线圈通电产生使可动铁芯运动的吸引力，但该吸引力需大于弹簧力和摩擦力等阻碍可动铁芯运动的合阻力。在使用过程中，由于各类型电磁铁的特殊使用场合，要求电磁铁可动铁芯运动过程中吸引力达到某一固定值才可正常工作。因此，电磁铁设计过程中，对吸引力的要求设定是整个电磁铁性能好坏的重要部分，也是提高电磁铁性能与工作效率及其综合水平的重要手段。但现在关于电磁铁吸引力的分析，多以理论公式分析、ANSYS仿真分析及试验测量为主，在电磁铁设计的初始阶段针对其选材、结构尺寸、制程等方面不能够高效、快速的确立方案，耗费时间、人力、物力等资源。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
的不足，本专利技术提供一种高效、准确的基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法。本专利技术所采用的技术方案：一种基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法，其步骤包括：1、根据生产经验，初步选定对电磁铁吸引力有影响的正交试验影响因子，将各个影响因子分为不同等级的影响水平；2、依据标准正交表设计方法，选择适合的正交表，将影响因子安排到所选正交表的各列中去，进行表头设计，并确定正交试验方案；3、根据以上正交试验设计，将正交试验方案导入JMAG仿真软件中，得出各组仿真试验中电磁铁吸引力的结果数值表和各组位移与吸引力值关系的曲线图；4、在正交表中添加JMAG仿真软件得出的电磁铁吸引力值，求出影响因子的各水平的总和、均值和极差值；5、将步骤D中的数据导入Minitab软件中进行数据分析，得出各影响因子的重要度排序及各个影响因子水平的主效应图；6、综合实验结果，确定出电磁铁吸引力最大且符合实际生产的优选方案。优选的，在步骤1中，所述正交试验选取的影响因子为电磁铁可动铁芯的材料、可动铁芯底部锥角的角度、固定铁芯底部锥角的角度和环境温度，且每个影响因子有3个等级的影响水平。优选的，在步骤2中，在表头设计的基础上，在表头设计的基础上，所选的正交表中各列的不同数字换成相对应的影响因子的影响水平，正交试验选取的正交表为L9(34)的四因子三水平的正交试验，共9组试验。优选的，在步骤4中，IA＝y1+y2+y3，ⅡA＝y4+y5+y6，ⅢA＝y7+y8+y9，B、C、D同理；K1＝Ⅰ/3，K2＝Ⅱ/3，K3＝Ⅲ/3；R＝max(Ki)-min(Ki)；其中，各影响因子的各水平总和用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ来表示；各水平均值用K1、K2、K3表示；极差用R表示；9组结果值用y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8、y9表示，A为影响因子中的可动铁芯的材料，B为影响因子中的可动铁芯底部锥角的角度，C为影响因子中的固定铁芯底部锥角的角度，D为影响因子中的环境温度。本专利技术的有益效果是：本专利技术所采用的正交试验设计、JMAG电磁吸引力仿真软件两者相结合，可高效快速的在设计之初一次性完成多组试验的电磁吸引力的仿真，确立设计方案。同时Minitab软件分析也可快速、准确的对试验结果进行统计分析，可得出各影响因子的重要度排序和各影响因子水平的主效应图，可为后续的电磁铁设计提供明确方向，使得结果更具有直观性、多样性、参考性，以数据的形式展现设计方法的特点。附图说明图1为各组正交试验进行仿真对比得出的吸引力值、位移与吸引力的关系曲线图。图2为各影响因子重要度的数据图。图3为各影响因子的主效应图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例作进一步说明：如图所示，一种基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法，其步骤包括：1、根据生产经验，初步选定对电磁铁吸引力有影响的正交试验影响因子，将各个影响因子分为不同等级的影响水平；2、依据标准正交表设计方法，选择适合的正交表，将影响因子安排到所选正交表的各列中去，进行表头设计，并确定正交试验方案；3、根据以上正交试验设计，将正交试验方案导入JMAG仿真软件中，得出各组仿真试验中电磁铁吸引力的结果数值表和各组位移与吸引力值关系的曲线图；4、在正交表中添加JMAG仿真软件得出的电磁铁吸引力值，求出影响因子的各水平的总和、均值和极差值；5、将步骤D中的数据导入Minitab软件中进行数据分析，得出各影响因子的重要度排序及各个影响因子水平的主效应图；6、综合实验结果，确定出电磁铁吸引力最大且符合实际生产的优选方案。优选的，在步骤1中，所述正交试验选取的影响因子为电磁铁可动铁芯的材料、可动铁芯底部锥角的角度、固定铁芯底部锥角的角度和环境温度，且每个影响因子有3个等级的影响水平。优选的，在步骤2中，在表头设计的基础上，在表头设计的基础上，所选的正交表中各列的不同数字换成相对应的影响因子的影响水平，正交试验选取的正交表为L9(34)的四因子三水平的正交试验，共9组试验。优选的，在步骤4中，IA＝y1+y2+y3，ⅡA＝y4+y5+y6，ⅢA＝y7+y8+y9，B、C、D同理；K1＝Ⅰ/3，K2＝Ⅱ/3，K3＝Ⅲ/3；R＝max(Ki)-min(Ki)；其中，各影响因子的各水平总和用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ来表示；各水平均值用K1、K2、K3表示；极差用R表示；9组结果值用y1、y2、y3、y4、y5、y9、y7、y8、y9表示，A为影响因子中的可动铁芯的材料，B为影响因子中的可动铁芯底部锥角的角度，C为影响因子中的固定铁芯底部锥角的角度，D为影响因子中的环境温度。具体实施例如下：所述的试验目的与要求为：在环境温度25℃至55℃条件下，电磁铁在工作过程中1.3mm的吸引力均要大于等于24.05N，且吸引力值越大越好。所述正交试验选取的影响因子为电磁铁可动铁芯的材料、可动铁芯底部锥角的角度、固定铁芯底部锥角的角度和环境温度。所述的各影响因子的影响水平具体为：可动铁芯材料有DT4、SUS430、S10C；可动铁芯底部锥角的角度有19°30′、20°、20°30′；固定铁芯底部锥角的角度有19°30′、20°、20°30′；环境温度有25℃、40℃、55℃，如下表1所示：表1正交表所述正交试验选取的正交表为L9(34)的四因子三水平的正交试验，共9组试验，如表2所示；表2正交试验根据以上正交试验设计，将正交试验方案导入JMAG仿真软件中，所述的JMAG电磁吸引力仿真软件一次性仿真得出各组吸引力值，是由于该软件可直接输入9种正交试验进行仿真对比，并得出的各组的吸引力值、位移与吸引力的关系曲线图，如附图1所示；各影响因子的各水平总和用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ来表示；各水平均值用K1、K2、K3表示；极差用R表示；9组结果值用y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8、y9表示；其中：IA＝y1+本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法，其特征在于，其步骤包括：1、根据生产经验，初步选定对电磁铁吸引力有影响的正交试验影响因子，将各个影响因子分为不同等级的影响水平；2、依据标准正交表设计方法，选择适合的正交表，将影响因子安排到所选正交表的各列中去，进行表头设计，并确定正交试验方案；3、根据以上正交试验设计，将正交试验方案导入JMAG仿真软件中，得出各组仿真试验中电磁铁吸引力的结果数值表和各组位移与吸引力值关系的曲线图；4、在正交表中添加JMAG仿真软件得出的电磁铁吸引力值，求出影响因子的各水平的总和、均值和极差值；5、将步骤D中的数据导入Minitab软件中进行数据分析，得出各影响因子的重要度排序及各个影响因子水平的主效应图；6、综合实验结果，确定出电磁铁吸引力最大且符合实际生产的优选方案。
【技术特征摘要】
1.一种基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法，其特征在于，其步骤包括：1、根据生产经验，初步选定对电磁铁吸引力有影响的正交试验影响因子，将各个影响因子分为不同等级的影响水平；2、依据标准正交表设计方法，选择适合的正交表，将影响因子安排到所选正交表的各列中去，进行表头设计，并确定正交试验方案；3、根据以上正交试验设计，将正交试验方案导入JMAG仿真软件中，得出各组仿真试验中电磁铁吸引力的结果数值表和各组位移与吸引力值关系的曲线图；4、在正交表中添加JMAG仿真软件得出的电磁铁吸引力值，求出影响因子的各水平的总和、均值和极差值；5、将步骤D中的数据导入Minitab软件中进行数据分析，得出各影响因子的重要度排序及各个影响因子水平的主效应图；6、综合实验结果，确定出电磁铁吸引力最大且符合实际生产的优选方案。2.根据权利要求1所述的基于正交试验和JMAG仿真的电磁铁优选设计方法，其特征在于：在步骤1中，所述正交试验选取的影响因子为电磁铁可动铁芯的材料、可动铁芯底部锥角的角度、固定铁芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞继红，赵华，罗中伦，王国强，龙江启，綦法群，李俊杰，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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