江苏巨石数字技术有限公司曹建获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏巨石数字技术有限公司申请的专利簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120930419B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511070732.2,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数优化方法是由曹建;沈轲颐;许涛设计研发完成,并于2025-07-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数优化方法,先初步设定电磁线圈电流的优化目标,再通过有限元仿真分析得到簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的磁力线分布图和磁感应强度分布图,最后通过反复修改弹簧的弹性系数、永磁体安装位置、外壳的结构参数使得电磁线圈电流接近优化目标。本发明通过对簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数进行寻优,获得了功耗更低、灵敏度更高、承受气体压强更大的良好技术效果。
本发明授权簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数优化方法在权利要求书中公布了:1.簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数优化方法,其特征在于: 所述方法基于簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块;所述簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块包括壳体1、电磁线圈2、喷嘴3、弹簧4、挡板5、上盖6和永磁体7;壳体1、挡板5和上盖6的材料均为软磁材料; 所述壳体1可视作由剖面图为“凵”字的薄壁金属壳围绕一根中心轴旋转一周而成,中心轴的位置符合以下条件: 1-1、垂直于薄壁金属壳的底边,即“凵”字的横边; 1-2、不与薄壁金属壳重合; 根据上述旋转操作得到的壳体1是一个由内外两个圆柱形的空心圆筒组成的结构,分别将这两个空心圆筒定义为磁芯8和外壁9;磁芯8和外壁9的下部通过一个中心有通孔的圆板连接起来,使得壳体1的底部是封闭的,上部是敞开的;将外壁9内部的直径定义为外壁内径,将外壁外部的直径定义为外壁外径; 所述电磁线圈2设置在壳体1的内部,并且磁芯8正好嵌入电磁线圈2的中心,电磁线圈2与磁芯8的中心轴是重合的; 所述喷嘴3固定在磁芯8的上部,气体可以从壳体1的底部流入磁芯8的内部,再从喷嘴3流出;将磁芯8内部的直径定义为磁芯内径,磁芯8外部的直径定义为磁芯外径; 所述挡板5是一个圆形薄板,设置在喷嘴3的上方,并通过弹簧4与外壁9连接;将挡板5与喷嘴3之间的距离定义为挡板气隙; 所述上盖6通过紧固件与外壁9连接,与壳体1共同组成一个完整的封闭的圆筒结构,使得电磁线圈2、喷嘴3、弹簧4、挡板5都被密封在该圆筒的内部;上盖6与外壁9之间有缝隙,将该缝隙定义为壳体气隙;从喷嘴3流出的气体可以从壳体气隙流出到外部; 所述上盖6的中心设置了一个通孔,定义为永磁体安装孔;永磁体安装孔的下端面与磁芯8的上端面之间有一段距离,将该距离定义为挡板调节范围;所述永磁体7设置在永磁体安装孔的内部,并且位置正好处于挡板5的上方;永磁体7的下端面与磁芯8的上端面之间有一段距离,将该距离定义为永磁体安装距离; 挡板5在永磁体7的磁力、弹簧4的弹力、气体的压力、电磁线圈2的电磁力的共同作用下,在喷嘴3的上方、挡板调节范围内上下移动;改变电磁线圈2的电流后,挡板5的位置会随之发生改变; 所述方法的步骤如下: S1、选定簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的结构参数:电磁线圈2的匝数、内径、外径和高度;磁芯8的内径、外径和高度;外壁9的内径、外径和高度;挡板气隙;壳体气隙;挡板调节范围;永磁体安装距离;上盖6的厚度;弹簧4的弹性系数; S2、根据给定的气体压强和流量的最大值,确定磁芯8的内径; S3、根据经验选择电磁线圈2的匝数No,并据此确定电磁线圈2的内径、外径和高度; S4、根据电磁线圈2的内径、外径和高度确定磁芯8的外径和高度、外壁9的内径、外径和高度; S5、根据给定的气体压强和流量的最大值,确定挡板调节范围和壳体气隙; S6、根据磁芯8和外壁9的结构参数、挡板调节范围、壳体气隙确定上盖6的厚度,并设计上盖6的机械结构; S7、根据经验选弹性系数为Ko的弹簧4; S8、根据经验选定电磁线圈2的电流Io,然后对簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块进行三维建模,并进行有限元仿真分析,得到簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的磁力线分布图和磁感应强度分布图; S9、检查挡板5内部的磁感应强度是否达到饱和,如果是,则反复修改以下结构参数并执行S8,直到挡板5内部的磁感应强度不饱和:磁芯8的内径、外径和高度;外壁9的内径、外径和高度;上盖6的厚度;挡板气隙;挡板调节范围;永磁体安装距离; S10、反复修改S9的结构参数并执行S8,直到挡板5内部的磁感应强度取得最大值;将此时的永磁体安装距离记为Po; S11、根据S10确定的结构参数制作簧片式喷嘴挡板永磁型电气转换模块的实物,并在电磁线圈2不通电、气体的压强和流量均为最小值的情况下调节永磁体安装距离,使得挡板5移动到挡板调节范围的最大值;将此时的永磁体安装距离记为Pm; S12、比较Pm和Po,然后选择新的弹簧4,使得Pm与Po的差值不超过Po的±5%;将此时的弹簧4的弹性系数记为Km; S13、给电磁线圈2通电,并将气体的压强和流量调到最大值,然后调节电磁线圈2的电流,使得挡板5移动到挡板调节范围的最小值;将此时的电流记为Im; S14、比较Io与Im,并按照以下公式调整电磁线圈2的匝数: S15、将S8中的电磁线圈2的匝数设定为Nm,然后重复执行S8~S13,直至Im与Io的差值不超过Io的±5%; S16、减小S8中的Io,然后重复执行S8~S15,直至Im满足设计要求。
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