磁路分析階段性總結(jié)報(bào)告2618

1、磁路分析階段性總結(jié)報(bào)告（1）金向鋒，2010-6-18一、 揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)方法揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)合格揚(yáng)聲器試樣小批量生產(chǎn)是否揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)cae仿真分析揚(yáng)聲器試樣是否小批量生產(chǎn)合格經(jīng)驗(yàn)式設(shè)計(jì)方法應(yīng)用cae的設(shè)計(jì)方法二、 揚(yáng)聲器cae項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)1. 仿真分析：通過(guò)準(zhǔn)確仿真計(jì)算揚(yáng)聲器各性能參數(shù)，代替揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)過(guò)程中重復(fù)更改部件參數(shù)、試樣和測(cè)試的過(guò)程；2. 設(shè)計(jì)應(yīng)用：在仿真準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析，總結(jié)揚(yáng)聲器各物理參數(shù)及結(jié)構(gòu)對(duì)揚(yáng)聲器各性能參數(shù)的影響，優(yōu)化揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)。三、 揚(yáng)聲器磁路分析的結(jié)果 在揚(yáng)聲器cae項(xiàng)目中，主要分為振動(dòng)與聲學(xué)分析和磁路分析，本分析只涉及磁路分析。 磁路分析的結(jié)果為：1. 揚(yáng)聲器磁路的磁通

2、密度分布云圖；2. 揚(yáng)聲器bl值隨音圈振幅變化的曲線；3. 揚(yáng)聲器阻抗曲線；4. 揚(yáng)聲器磁路失真；四、 揚(yáng)聲器磁路分析流程見(jiàn)磁路分析流程圖五、 揚(yáng)聲器磁路分析的結(jié)果1. 揚(yáng)聲器磁路的磁通密度分布云圖；通過(guò)對(duì)揚(yáng)聲器磁路進(jìn)行靜磁分析，得出揚(yáng)聲器磁路的磁通密度分布云圖。圖1中磁通密度的大小跟顏色一一對(duì)應(yīng)，從圖中可以方便的查看磁路中導(dǎo)磁體各個(gè)位置的磁通密度，分析導(dǎo)磁體的磁飽和情況，以分析磁路設(shè)計(jì)的合理性。圖 1 揚(yáng)聲器磁路的磁通分布2. 揚(yáng)聲器bl值隨音圈振幅變化的曲線在輸入1a的直流電時(shí)，通過(guò)分析音圈在不同位置的洛侖磁力，得出bl值隨音圈振幅變化的曲線。bl值為揚(yáng)聲器的力因子，圖2顯示音圈振幅在 1

3、010時(shí)計(jì)算的bl值。在磁路設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是確保音圈在上下振動(dòng)過(guò)程中，bl值盡可能的保持恒定，以減少揚(yáng)聲器磁路的失真。 圖 2 bl值隨音圈振幅的變化3. 揚(yáng)聲器阻抗曲線通過(guò)耦合揚(yáng)聲器磁路和振動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行整體的諧響應(yīng)分析，得到揚(yáng)聲器阻抗隨頻率變化的關(guān)系。在結(jié)構(gòu)固定的情況下，磁鋼、音圈以及振膜的材料參數(shù)會(huì)對(duì)阻抗曲線產(chǎn)生很大的影響，會(huì)在第7部分詳細(xì)介紹。圖 3 揚(yáng)聲器阻抗曲線4. 揚(yáng)聲器磁路失真；磁路的失真是通過(guò)在flux中進(jìn)行時(shí)域仿真得出。在仿真分析中，磁路的參數(shù)和ansys計(jì)算的音圈振動(dòng)位移、速度都未經(jīng)過(guò)實(shí)際的驗(yàn)證，目前只能說(shuō)是可以實(shí)現(xiàn)這方面的分析，達(dá)到滿意的結(jié)果會(huì)需要大量的驗(yàn)證以及調(diào)

4、整。圖4中2、3分別代表2階和3階失真，結(jié)果為在相同輸入情況下兩次分析的結(jié)果對(duì)比。圖 4 揚(yáng)聲器2階、3階失真曲線六、 磁路分析中存在的問(wèn)題1. 目前磁路分析中只能做不同磁路相對(duì)的對(duì)比分析，主要存在的問(wèn)題是：磁鋼性能和導(dǎo)磁體的導(dǎo)磁性能未經(jīng)過(guò)實(shí)際的對(duì)比測(cè)試；仿真分析的結(jié)果也未經(jīng)過(guò)與實(shí)際樣品的對(duì)比驗(yàn)證；2. 阻抗曲線可以在頻域和時(shí)域中分別求出，在頻域中求解時(shí)，假設(shè)音圈在振動(dòng)過(guò)程中bl值保持不變，這種方法求解過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，仿真結(jié)果未與實(shí)際的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，如果這種方法不夠準(zhǔn)確，則需要在時(shí)域耦合磁、電和結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解；3. 揚(yáng)聲器磁路失真的仿真分析，需要在振膜的振動(dòng)分析和磁路分析相對(duì)正確的結(jié)果上進(jìn)行分析。

5、因此，現(xiàn)階段，磁路失真的仿真結(jié)果沒(méi)太大的參考意義；4. 在comsol分析中，未能耦合磁、電和結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，因此未能實(shí)現(xiàn)阻抗曲線（時(shí)域分析）和磁路失真的分析。七、 各材料因素對(duì)揚(yáng)聲器阻抗曲線的影響1. 磁鋼的剩余磁通密度(br)對(duì)阻抗曲線的影響改變磁鋼的剩余磁通密度，其他條件不變，阻抗曲線隨剩余磁通密度變化的規(guī)律如圖5所示，隨著剩余磁通密度的增大，共振頻率處阻抗值變大。 圖 5 磁鋼的剩余磁通密度對(duì)阻抗曲線的影響2. 音圈匝數(shù)對(duì)阻抗曲線的影響改變音圈匝數(shù)，其他條件不變，阻抗曲線隨音圈匝數(shù)變化的規(guī)律如圖6所示，隨著匝數(shù)的增大，共振頻率處阻抗值變大。圖 6 音圈匝數(shù)對(duì)阻抗曲線的影響3. 振膜楊氏模

6、量對(duì)阻抗曲線的影響改變振膜楊氏模量，其他條件不變，阻抗曲線隨楊氏模量變化的規(guī)律如圖7所示，隨著楊氏模量的增大，共振頻率處阻抗值變小，并且阻抗曲線向右移動(dòng)。圖 7 振膜楊氏模量對(duì)阻抗曲線的影響4. 振膜泊松比對(duì)阻抗曲線的影響改變振膜泊松比，其他條件不變，阻抗曲線隨泊松比變化的規(guī)律如圖8所示，隨著泊松比的增大，共振頻率處阻抗值變小。圖 8 振膜泊松比對(duì)阻抗曲線的影響5. 振膜密度對(duì)阻抗曲線的影響改變振膜密度，其他條件不變，阻抗曲線隨振膜密度變化的規(guī)律如圖9所示，隨著密度的增大，阻抗曲線向左移動(dòng)。圖 9 振膜密度對(duì)阻抗曲線的影響八、 工作總結(jié)應(yīng)用軟件分析的內(nèi)容及主要工作分析的模型存在的問(wèn)題第一階段a

7、nsys分析磁通密度的分布，并與femm等進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證磁鋼和導(dǎo)磁體未能在ansys實(shí)現(xiàn)電磁與結(jié)構(gòu)直接耦合的運(yùn)動(dòng)分析。第二階段flux(電磁分析軟件)實(shí)現(xiàn)磁通密度分布、bl值隨音圈振幅的變化曲線、阻抗曲線（時(shí)域）和磁路的失真磁鋼、導(dǎo)磁體和音圈跟結(jié)構(gòu)部分的耦合只是通過(guò)彈簧系數(shù)耦合，flux只是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電磁分析軟件，并未包含結(jié)構(gòu)部分。第三階段comsol（多物理場(chǎng)耦合軟件）實(shí)現(xiàn)磁通密度分布、阻抗曲線（頻域）磁鋼、導(dǎo)磁體、音圈和振膜現(xiàn)階段，在comsol中，還未找到耦合磁、電和結(jié)構(gòu)的方法。 輸入f（t）i（t）i（f）f（f）fftt/s參數(shù)阻抗曲線磁路失真曲線bl值磁場(chǎng)b值磁路裝配圖磁鋼、導(dǎo)磁材料

8、參數(shù)外部激勵(lì)信號(hào)及音圈材料參數(shù)振膜及音圈設(shè)計(jì)圖振膜材料參數(shù)音圈設(shè)計(jì)圖瞬態(tài)分析（這部分未實(shí)現(xiàn)）靜態(tài)分析諧響應(yīng)分析阻抗曲線t/s參數(shù)洛侖磁力磁路分析流程圖數(shù)據(jù)處理cae模擬仿真分析輸出fftcomsol多物理場(chǎng)耦合軟件 羅芀芅蚇螈膆芄蝿羃肂芃葿螆羈節(jié)薁羈襖莁蚃螄膃莀莃羀聿荿薅螂肅荿蚇肈羈莈螀袁艿莇葿蚄膅莆薂衿肁蒅蚄螞羇蒄莄袇袃蒃蒆蝕膂蒃蚈袆膈蒂螁螈肄蒁蒀羄羀蒀薃螇艿葿蚅羂膅薈螇螅肀薇蕆羀羆膄蕿螃袂膃螂罿芁膂蒁袂膇膁薃肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋腿蒈袈膄羋薀蟻?lái)逼P螞袆羆芆蒂蠆羂芅薄羅芀芅蚇螈膆芄蝿羃肂芃葿螆羈節(jié)薁羈襖莁蚃螄膃莀莃羀聿荿薅螂肅荿蚇肈羈莈螀袁艿莇葿蚄膅莆薂衿肁蒅蚄螞羇蒄莄袇袃蒃蒆蝕膂蒃蚈袆膈蒂螁

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