超高速电磁比例阀电磁部分的动态仿真

摘要

电液比例技术和电液数字控制技术填补了传统开关式液压控制技术与伺服控制之间的空白,已成为流体传动与控制技术中最富生命力的一个分支.在电液比例控制系统中,比例阀是构成比例控制系统不可缺少的元件,而电—机转换元件的性能又会影响整个阀的性能,因此电—机转换元件的性能对整个系统的性能起着至关重要的作用.若要提高比例阀的响应速度、时间及频率,则必须要求解决其存在的难题,如偏心引起的横向力,磁性材料固有磁滞对比例线圈高速驱动的影响等问题,这样才能促进电液比例技术步入新的台阶.在比例技术的研究中,以超高速比例阀为代表的比例阀的开发是及其关键的,也具有较大难度.作为电液比例阀的关键组件之一的电—机转换元件,其永磁体结构的设计主要采用有限元分析的方法.它能有效地解决复杂模型内磁场的分析与计算,对气隙磁场进行可视化研究,使问题更加直观地得到解决.而在分析系统的动态特性方面,其性能指标是用来衡量系统过渡过程优劣的重要参数.论文主要包含三部分的内容:电—机转换元件模型的确立;电—机转换元件静态磁场的分析;电—机转换元件动态磁场的分析.通过对电—机转换元件模型的有限元分析,可以得到磁气隙内磁感应强度、磁通密度及磁场强度的分布,据此定性分析比例阀电气部分、永磁体结构与电磁输出力的关系,从而为设计出高频率、快响应、低能耗的比例阀提供理论依据.同时通过动态特性分析,可以得到在通入不同电信号条件下比例阀的动态特性性能指标,对精确计算阀芯位移及推力线圈的驱动力具有重要参考价值和指导意义.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1电液比例技术概述

1.2电液比例阀简介

1.2.1比例阀的研究概况

1.2.2比例阀的特点

1.3电—机转换元件综述

1.3.1电—机转换元件的作用及形式

1.3.2电—机转换元件要解决的几个问题

1.4永磁场的内磁场问题

1.5本课题的研究内容和目标

第2章永磁磁场计算基础

2.1永磁电—机转换元件永磁场问题的有限元解法

2.2永磁体的物理模型

第3章计算建模

3.1磁体工作点的确定

3.2解析假定

3.3模型的建立

3.3.1电—机转换元件线圈的设计

3.3.2物理参数

3.3.3模型结构的确定

3.4本章小结

第4章电—机转换元件静态磁场分布

4.1磁路基础

4.2模型1中推力线圈在不同位移处的静态磁场分析

4.2.1磁力线分布

4.2.2磁感应强度分布

4.2.3磁场强度分布

4.3模型2中推力线圈在不同位移处的静态磁场分析

4.3.1磁力线分布

4.3.2磁感应强度分布

4.3.3磁场强度分布

4.4本章小结

第5章电—机转换元件动磁场分析

5.1动态与静态

5.2研究电—机转换元件动态特性的重要性

5.3不同时刻电—机转换元件内磁场变化

5.3.1模型1的动磁场分析

5.3.2模型2的动磁场分析

5.4涡流对电—机转换元件内磁场的影响

5.5电—机转换元件基本方程式的建立

5.5.1建立电—机转换元件的传递函数及方块图

5.5.2系统动态特性分析

5.6本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文