摘要：针对目前微液滴喷头问题,设计了一种基于电磁驱动的微滴喷射装置。建立了多物理场耦合喷射仿真模型,通过数值模拟分析了驱动电压、流体粘度对微滴体积和喷射速度的影响。并利用搭建的喷头试验平台进行微滴喷射试验。结果表明:微滴体积以及喷射速度随着驱动电压幅值的增大而增大,随着流体粘度的增大液滴的断裂时间延后且液滴的拖尾逐渐减短;在喷孔直径为0.12 mm、驱动电压21 V、粘度0.001 mPa·s时可按需生成体积约5.7 nL的均匀微滴;微滴喷射试验结果与仿真结果吻合较好,说明提出的数值模型及方法是可行的,且验证了设计的电磁驱动膜片式喷头生成稳定液滴的可行性。

摘要：高速旋转的超导转子可制作高精度惯性器件,对载体的角位置或角速度进行测量,超导转子的质量偏心和球面误差是影响测量精度的主要误差源.超导转子结构越复杂,其制作和装配过程造成的质量偏心和球面误差就越大,则其测量角速度的精度越低.基于此,本文设计了一种结构简单的超导转子驱动电磁结构,并通过有限元方法研究了定子对超导转子产生的转矩,分析了定子对超导转子的定中和加转效果.基于对超导转子转矩的研究结果,提出了一种定中和驱动一体化的超导转子驱动方法,即通过定子线圈同时实现定中和驱动功能,并设计了对应的定子控制时序.最后分析了所提驱动方法驱动过程的力矩分布,并结合定子系统的响应特性对驱动效果进行了定量分析,计算了不同条件下超导转子加速到50 Hz需要的时间.结果表明,所设计的驱动电磁结构及提出的定中驱动一体化的驱动方法可以对超导转子定中和驱动,研究结果为进一步优化超导转子结构,及超导转子的驱动方法提供参考.

摘要：电磁驱动微型器件的吸合特性一般是基于准静态假设进行分析,所建立的模型与实际开关工作过程有偏差,因此建立更接近其实际工作情况的动态吸合模型,有助于指导开关器件的设计与控制.在忽略阻尼且考虑磁芯磁阻的情况下,以能量法为基础分析了阶跃磁动势驱动时两种器件的动态吸合特性.结果表明:竖直式结构的动态临界吸合位移值是准静态值的1.5倍,其产生动态吸合现象所需的阶跃磁动势幅值为准静态模型的91.9%;旋转式结构的动态临界吸合角度值比准静态模型值大29%到46%(随磁芯磁阻减小而增大),所需的临界阶跃磁动势幅值为准静态模型的91.2%.

摘要：利用电磁驱动技术可模拟引信发射过程中的高过载环境,但其工作过程中产生的磁场会对被试引信产生不利影响,因此需对被试引信采取电磁防护措施。介绍了电磁驱动式引信过载试验装置的组成和工作原理,设计了被试引信电磁屏蔽罩的结构;构建了电磁驱动式引信过载试验装置的仿真模型,对比分析了不含屏蔽罩、含铝制屏蔽罩、铝钢复合屏蔽罩下引信区域的磁场强度。研究结果表明:在1 ms时刻,在不含屏蔽罩、含铝制屏蔽罩、含铝钢复合屏蔽罩3种情况下,被试引信处的最大磁场分别为1.54 T、0.17 T、4.2×10-5T,铝钢复合材料防护罩对被试引信具有更好的防护效果。

摘要：机器人夹钳是确保软性易变形微小物体可靠稳定夹持与操作的关键;为了实现较大范围旋转姿态调整,提出并设计了一种电磁驱动的二自由度混联柔顺夹钳。首先采用卡氏第二定理,对夹钳输入刚度、转动耦合、位移放大比以及夹持力进行了理论建模;然后,通过提出的分阶段柔顺夹钳的优化方法确定了微夹钳的材料与设计结构参数,建立了单目标优化数学模型,并通过有限元静力分析方法验证了优化后微夹钳的驱动力、夹持行程与夹持力均达到设计要求;最后,通过搭建的实验平台对柔顺夹钳的性能进行了实验验证。结果表明:所设计的柔顺夹钳转动范围与精度均符合预期值、能够对柔性锂电池塑壳实现稳定夹持。

摘要：对螺线管驱动式微型冷气推力器电磁驱动方案相关设计指标进行分析和梳理,确定电磁驱动线圈的评价指标。将CAE分析与综合评价方法相结合,利用经验证有效的微型冷气推力器电磁驱动仿真模型,完成符合指标要求的驱动方案集设计,进而采用组合赋权法对方案集中各方案进行综合评价,并根据评价结果指导样机改进,样机测试结果与设计结果一致性良好。

摘要：软材料的动态力学性能研究一直备受关注,目前分离式Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)技术是其最重要的测试手段,然而在测试超软材料时实验装置设计方面仍存在许多有待改进之处。本文中研制了一套双子弹电磁驱动SHPB系统,使用聚碳酸酯作为杆件材料以克服软材料试件带来的诸多困难,引入了双子弹设计方案解决了电磁驱动方式难以应用于非铁磁材料的问题,并有效保证了子弹速度的准确控制。使用双子弹电磁驱动SHPB系统和传统金属SHPB装置同时对硅胶材料的动态力学性能进行了测试,实验结果的吻合性验证了本套系统的可靠性。应用双子弹电磁驱动SHPB系统开展了聚乙烯醇(polyvinyl alcohols, PVA)水凝胶这种超软材料在高应变率下的实验,成功表征出其动态力学性能。

摘要：为解决微型机器人在较小机身尺寸下实现高效轨迹控制的难题,设计并研制了微型仿水母机器人JRT,其由气室、重心调整机构和仿水母推进器三部分组成,尺寸仅为6.8 cm×5.3 cm,可通过重心调整机构和仿水母推进器协同控制有效实现水下轨迹可控.水下实验验证了机器人JRT沿竖直方向游泳和悬停、水平定向游泳以及水平弹射功能,并通过对机器人JRT沿竖直方向和水平方向游泳过程中的力平衡关系和运动状态数据分析提出了轨迹控制方案,测得水平定向游泳的速度可达到1.7 cm/s,轨迹偏差为0~3.4 cm,展现了微型仿水母机器人JRT较好的轨迹控制能力,可见其在水下资源勘查、环境监测等领域的应用潜力.

摘要：物理学科的课程设计应该注重启发学生思考,激发学生对物理知识的兴趣。结合长期的教学实践经验对“涡流、电磁阻尼和电磁驱动”进行教学设计,通过“电磁炉炒电线”这一新颖实验引入课程,阐述感生电场的原理,进而引出“涡流”现象,然后对涡流现象的原理进行分析,并结合生活中“涡流”现象的实例进行分析,最后通过电磁阻尼钟摆实验、手摇电动机等小实验对电磁驱动、电磁阻尼现象进行原理讲解。利用生活中常见的小实验,让学生在实验过程中观察现象、思考原因,教师再对其中的物理原理进行总结,进而将枯燥的物理课程变得生动有趣。

摘要：为了对镗杆施加径向可控随动作用力,在镗床主轴与镗杆之间设置一个柔性铰链变形机构(转子),而在其外围设置一个多磁极加力机构(定子),两者形成一个回转式电磁微位移驱动机构.定子与转子之间的作用力取决于定子线圈中的控制电流,改变控制电流可以改变转子与定子之间的作用力,实现转子相对于定子的径向微位移.通过对电磁驱动力的数值建模,提出了实现电磁驱动机构同步驱动的控制方法;通过对电磁驱动力线性化误差进行分析,给出了电磁驱动器关键参数的设计方法.在正常工作范围内,电磁驱动器微位移与控制电流之间具有较好的线性关系.模拟试验表明,通过改变控制电流的大小,转子(镗杆)中心的回转半径随之变化,从而带动镗杆在径向上做精密微位移.