高速比例電磁閥電-機械轉換器動(dòng)態(tài)特性研究

2013-11-20 段麗娟 北京理工大學(xué)機械與車(chē)輛工程學(xué)院

　　在對一種新型的高速比例電磁閥電-機械轉換器工作原理分析的基礎上，采用了理論建模、仿真分析的方法，得出了在PWM驅動(dòng)情況下電-機械轉換器不同的繞組電流、電感、感應電動(dòng)勢、銜鐵位移和速度以及電磁力的響應曲線(xiàn)。通過(guò)與試驗的電流響應曲線(xiàn)相對比分析:該電-機械轉換器結構簡(jiǎn)單、可靠，電流響應速度大約為0.5ms，最大輸出位移0.2mm，仿真結果與試驗結果基本一致。

　　比例電磁閥作為電液控制回路中的先導控制元件，其動(dòng)態(tài)特性對電液控制的品質(zhì)有著(zhù)重要的影響。本文從電-機械轉換器的結構和工作原理出發(fā)，通過(guò)AnsoftMaxwell和Simplorer聯(lián)合仿真，對所提出的電-機械轉換器直流驅動(dòng)與PWM驅動(dòng)下動(dòng)態(tài)響應進(jìn)行了研究，并將仿真得到的電流響應與試驗結果分析比較，以驗證仿真結果的正確性，并為確定合理的結構及電氣參數提供了依據。

　　1、結構及工作原理

　　該比例電磁閥結構如圖1所示。當繞組的通電電流不斷增大時(shí)，銜鐵受電磁力也不斷增大，當銜鐵所受電磁力大于閥芯所受負載力的總和時(shí)，銜鐵帶動(dòng)芯軸移動(dòng)，芯軸推動(dòng)閥芯向右移動(dòng)，閥芯的移動(dòng)進(jìn)而可以調整電磁閥進(jìn)油口或者排油口的開(kāi)度，就可以控制排油口的流量，進(jìn)而可以控制輸出端的壓力。另外，通過(guò)調整左端的調整彈簧，可以調整不同的比例電磁閥溢流壓力值。

電-機械轉換器內部結構圖

1.閥芯 2.閥芯導向環(huán) 3.前磁軛 4.芯軸前導向環(huán) 5.繞線(xiàn)筒 6.繞組 7.銜鐵 8.芯軸 9.套筒 10.后磁軛 11.芯軸后導向環(huán) 12.彈簧 13.殼體 14.調節螺釘

圖1 電-機械轉換器內部結構圖

　　結論

　　高速比例電磁閥電-機轉換器具有裝配零件少、結構簡(jiǎn)單可靠且該比例電磁閥的功耗小等特點(diǎn)�？梢詫�(shí)現比例電磁閥的高速響應。通過(guò)理論分析、模型仿真分析的方法，研究了該電-機械轉換結構在PWM驅動(dòng)下的動(dòng)態(tài)響應特性，通過(guò)與試驗結果相比較，其電流響應曲線(xiàn)動(dòng)態(tài)響應曲線(xiàn)基本吻合，高電-機械轉換器的響應時(shí)間約為0.5ms，最大位移為0.2mm。通過(guò)此吻合數據曲線(xiàn)，可以提出電磁鐵鐵芯的移動(dòng)量及電感值隨電流變化的趨勢正確。則該仿真模型能夠反映真實(shí)物理模型的相關(guān)物理量的變化，為后續設計提供理論指導。