ارائه روشی نوین در تحلیل میدانی، طراحی و ساخت آهن‌ربای الکتریکی به منظور جابجایی اجسام

Abstract

جرثقیل مغناطیسی یک نمونه از کاربردهای صنعتی جذب مغناطیسی است که در آن از یک آهن‌ربای الکتریکی برای ایجاد نیروی لازم به‌منظور بلند کردن و جابجایی اجسام استفاده می‌شود. ساختارهای مختلفی برای هسته آهن‌ربای الکتریکی وجود دارد اما بررسی‌ها نشان می‌دهد که ساختار U_I با یک سیم‏پیچ متقارن به لحاظ کاهش تلفات ناشی از شارهای نشتی و اثرات لبه‌ای میدان مغناطیسی، مناسب­ترین ساختار می‌باشد‌. در این مقاله روشی جدید برای تحلیل میدانی و طراحی آهن‌ربای الکتریکی معرفی می‌شود. در طی فرایند تحلیل و طراحی، ضمن توجه ویژه به شارهای نشتی و اثرات لبه‌ای، یک مدار معادل مغناطیسی جدید برای آهن‌ربای الکتریکی پیشنهاد شده، همچنین رفتار غیرخطی منحنی B-H هسته فرومغناطیس و نقطه اشباع آن نیز در نظر گرفته شده است. در این مقاله نرم‌افزار MATLABبرای تحلیل عددی و طراحی آهن‌ربای الکتریکی و نرم‌افزار ANSYS MAXWELL به منظور شبیه‌سازی میدان و نیروی مغناطیسی آن استفاده می­گردد. به منظور بررسی دقت روش پیشنهادی، نمونه آزمایشگاهی یک آهن‌ربای الکتریکی، مطابق با پارامترهای طراحی مستخرج از الگوریتم پیشنهادی، ساخته شد. مقایسه نتایج اندازه‌گیری با نتایج حاصل از شبیه‌سازی، خطایی کمتر از 2% را نشان می‌دهد که این حاکی از دقت بالای روش طراحی است.