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高声压级换能器磁路有限元仿真及优化设计

王开懂 郭三学 王明用 张琦

王开懂, 郭三学, 王明用, 张琦. 高声压级换能器磁路有限元仿真及优化设计[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(10): 1603-1607. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200553
引用本文: 王开懂, 郭三学, 王明用, 张琦. 高声压级换能器磁路有限元仿真及优化设计[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(10): 1603-1607. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200553
WANG Kaidong, GUO Sanxue, WANG Mingyong, ZHANG Qi. Finite Element Simulation and Optimization Design of Magnetic Circuit of High Sound Pressure Level Transducer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(10): 1603-1607. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200553
Citation: WANG Kaidong, GUO Sanxue, WANG Mingyong, ZHANG Qi. Finite Element Simulation and Optimization Design of Magnetic Circuit of High Sound Pressure Level Transducer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(10): 1603-1607. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200553

高声压级换能器磁路有限元仿真及优化设计

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200553
详细信息
    作者简介:

    王开懂(1988-), 硕士研究生, 研究方向为电声技术, 786955739@qq.com

    通讯作者:

    郭三学, 教授, 博士生导师, 2367422326@qq.com

  • 中图分类号: TN643

Finite Element Simulation and Optimization Design of Magnetic Circuit of High Sound Pressure Level Transducer

  • 摘要: 为使高声压级换能器磁路获得更大的磁感应强度和更小的质量,采用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立高声压级换能器内磁式磁路结构有限元仿真模型,分析上导磁板相对下导磁板高度差对磁感应强度的影响;运用参数化扫描的方法,优化磁路结构永磁体厚度、上导磁板相对下导磁板高度差、导磁板内环半径与永磁体内环半径之差3个基本尺寸,使得参考线磁感应强度平均值最大化;利用软件优化模块,建立优化模型,优化后,参考线磁感应强度平均值基本不变,导磁板重量明显下降。
  • 图  1  环形内磁式磁路结构

    图  2  几何模型

    图  3  h1变化对磁感应强度的影响

    图  4  不同h1值对应的参考线各点磁感应强度分布

    图  5  h1=2.3 mm时磁感应强度分布云图

    图  6  第一次扫描结果

    图  7  第二次扫描结果

    图  8  优化区域选择

    图  9  磁感应强度分布云图

    图  10  参考线各点磁感应强度分布

    图  11  三维模型

    表  1  磁路部分尺寸

    hg/mm lg/mm d1/mm d2/mm dm/mm H/mm
    3 1 53 45 25.5 25
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    表  2  第一次扫描参数设置

    参数 起始范围/mm 终止范围/mm 步长/mm
    h1 0 5 1
    h2 0 3 1
    hm 6 14 1
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    表  3  第二次扫描参数设置

    参数 起始范围/mm 终止范围/mm 步长/mm
    h1 1.5 2.5 0.1
    h2 0.5 1.5 0.1
    hm 11.5 12.5 0.1
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    表  4  优化变量设置

    变量 对应线段 初始值/mm 下界/mm 上界/mm
    ropt BC 2 0 17
    zopt AC 2 0 7
    ropt1 QP 2 0 10
    zopt1 QR 2 0 4
    ropt2 DE 3 0 10
    zopt2 EF 3 0 10
    ropt3 HI 3 0 4
    zopt3 GH 3 0 10
    ropt4 NO 3 0 10
    zopt4 MN 2 2 2
    ropt5 K点到JL垂直距离 2 0 5
    zopt5 K点到永磁体上表面垂直距离 2 0 5
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    表  5  最优结果 mm

    eropt zopt ropt1 zopt1 ropt2 zopt2 ropt3 zopt3 ropt4 zopt4 ropt5 zopt5
    17 7 10 2 6 10 3 3 3 2 2 2
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-06-25
  • 刊出日期:  2021-10-01

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