CN104537145A - 一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法 - Google Patents

Abstract

一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法，包括如下步骤：建立有限元模型步骤，根据传感器的特征建立有限元模型；网格划分步骤，对有限元模型进行网格划分；设定材料物理参数步骤，对各部件材料设定磁性能参数；设定磁场仿真分析的边界条件步骤；瞬态分析算法步骤，利用瞬态分析算法对处于磁场中的传感器的进行仿真计算；绘制磁场分布图步骤，根据仿真计算数据绘制出磁场分布图；拟合步骤，对电磁输出特性结果进行数据拟合。本发明应用于航空机载转速传感器，采用了仿真分析的方法对电磁输出特性产品的重要性能指标进行预计，在设计的前期分析各种影响因素对输出特性的影响，操作简单可行，降低了设计成本，提高了设计效率。

Description

一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法

技术领域

本发明属于仿真分析及数据处理技术，涉及航空机载转速传感器电磁输出特性的预计及优化设计的实现方法。

背景技术

在航空发动机电子控制系统中，往往需要对发动机低压、高压转子位置进行实时监测，实现对发动机转速和转矩的高精度控制。磁阻式转速传感器利用电磁感应原理设计而成，根据传感器内部线圈产生的感应电动势的变化率即可测得发动机转速。该感应电动势的大小即为电磁输出特性，为转速传感器最为重要的性能指标之一。

传统的磁阻式转速传感器设计方法主要依靠已有经验，缺乏系统的理论计算校核，产品的设计缺陷常常要到生产试验阶段才暴露出来，从而延长产品的研制周期，造成巨大的人力物力资源浪费。因此在设计的前期，识别重要的设计参数，对电磁输出特性进行模拟仿真计算，能够有效的提高产品性能和质量，降低开发成本。

本发明提出一种预计转速传感器电磁输出特性的仿真分析方法，利用高性能的工作站和电磁有限元仿真软件中的瞬态分析模块，对产品的电磁输出特性进行计算和比较，提高设计效率，达到优化设计的目的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提出一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、建立有限元模型步骤，根据传感器的设计图纸、装配关系和CAD数字样机建立有限元模型，并对模型进行简化；

b、网格划分步骤，对有限元模型进行网格划分，对气隙等重要部位细分网格；

c、设定材料物理参数步骤，对各部件材料设定磁性能参数，包括密度、B-H曲线、磁导率等；

d、设定磁场仿真分析的边界条件步骤，包括线圈匝数、绕制形式、并联支路数、转动频率等；

e、瞬态分析算法步骤，利用瞬态分析算法对处于磁场中的传感器的进行仿真计算；

f、绘制磁场分布图步骤，根据仿真计算数据绘制出磁场分布图；

g、拟合步骤，对电磁输出特性结果进行数据拟合。

本发明的有益效果主要体现在：航空机载转速传感器，均采用了该仿真分析的方法对电磁输出特性这一产品的重要性能指标进行预计，在设计的前期分析各种影响因素对输出特性的影响，操作简单可行，降低了设计成本，提高了设计效率。

附图说明

图1是本发明一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法中仿真分析及数据拟合结果的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法，包括如下步骤：

a、建立有限元模型步骤，根据传感器的设计图纸、装配关系和CAD数字样机建立有限元模型，并对模型进行简化；

b、网格划分步骤，对有限元模型进行网格划分，对气隙等重要部位细分网格；

c、设定材料物理参数步骤，对各部件材料设定磁性能参数，包括密度、B-H曲线、磁导率等；

d、设定磁场仿真分析的边界条件步骤，包括线圈匝数、绕制形式、并联支路数、转动频率等；

e、瞬态分析算法步骤，利用瞬态分析算法对处于磁场中的传感器的进行仿真计算；

f、绘制磁场分布图步骤，根据仿真计算数据绘制出磁场分布图，通过数据处理，得出某一转速频率下传感器各部件磁感应分布云图、磁力线分布图、测速音轮磁密度分布图等结果；

g、拟合步骤，对电磁输出特性结果进行数据拟合，利用正弦公式，即可得出电磁输出特性的峰值和有效值等结果。

具体的，前期处理，对转速传感器有限元模型及计算域的建立。利用三维设计软件对转速传感器建立数字模型，导入电磁仿真分析软件Maxwell 3D中对模型进行网格划分，并重要部位细化网格。随后设置各部件材料的磁性能参数和与传感器电磁感应相关的边界条件，即可完成有限元分析前处理，并输出至下一模块使用。接下来，仿真分析，对转速传感器电磁输出特性的数值计算。根据Maxwell 3D软件内置的三维瞬态麦克斯韦方程组算法，采用与物理时间量相关的分析模块，对转速传感器所处的磁场计算区域进行仿真计算，重点监控线圈中的感应电动势随时间的变化情况。计算完成后输出至下一模块使用。最后进行数据处理及拟合，对仿真计算的结果进行可视化显示和感应电动势的结果拟合。通过数据处理，得出某一转速频率下传感器各部件磁感应分布云图、磁力线分布图、测速音轮磁密度分布图等结果，并对感应线圈中的磁感应电动势随时间变化的结果进行分析，利用正弦公式进行拟合，即可得出电磁输出特性的峰值和有效值等结果。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种测试航空机载转速传感器电磁输出特性的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、建立有限元模型步骤，根据传感器的设计图纸、装配关系和CAD数字样机建立有限元模型，并对模型进行简化；

b、网格划分步骤，对有限元模型进行网格划分，对气隙等重要部位细分网格；

c、设定材料物理参数步骤，对各部件材料设定磁性能参数，包括密度、B-H曲线、磁导率等；

d、设定磁场仿真分析的边界条件步骤，包括线圈匝数、绕制形式、并联支路数、转动频率等；

e、瞬态分析算法步骤，利用瞬态分析算法对处于磁场中的传感器的进行仿真计算；

f、绘制磁场分布图步骤，根据仿真计算数据绘制出磁场分布图；

g、拟合步骤，对电磁输出特性结果进行数据拟合。