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比例电磁铁关键结构参数分析

材料写作网    时间: 2020-06-29 05:12:00     阅读:次     手机站

摘 要:比例电磁铁是比例阀的核心部件,它的水平位移””力特性是比例电磁铁所要求的重要性能,用电磁仿真软件对多种比例电磁铁结构方案进行了电磁学仿真,在此基础上总结出影响位移””力特性及电磁力大小的几个重要参数,并对这些参数对比例电磁铁性能的影响进行分析。

关键词:比例电磁铁,结构参数,电磁学仿真

1.概述

比例电磁铁作为电液比例控制元件的电””机械转换器件,其功能是将比例控制放大器输给的电流信号转换成力或位移。比例电磁铁推力大、结构简单,对油质要求不高,维护方便,成本低廉,衔铁腔可做成耐高压结构,是电液比例控制技术中应用最广泛的电””机械转换器。比例电磁铁的特性及工作可靠性,对电液比例控制系统和元件具有十分重要的影响,是电液比例控制技术关键部件之一。

利用已经建立的比例电磁铁仿真模型,通过计算机仿真,比较得出比例电磁铁的关键的结构参数,其中包括衔铁长度、衔铁与导套间的径向间隙、隔磁环工作角度、隔磁环工作长度、隔磁环位置、隔磁环前段几何形状(以下简称隔磁曲线)、导套厚度、工作气隙的形状以及工作气隙宽度等。利用验证的数学模型,对其结构参数进行计算机仿真分析。下面简述仿真结果与分析。

2.比例电磁铁关键结构参数分析

2.1 衔铁长度对比例电磁铁的影响

如图1所示,轴向推力随着衔铁长度的增加而增大,B点处的推力约为A点处推力的3倍;但是曲线的上升速率呈下降趋势,尤其在B点之后,曲线基本呈水平状。产生这种现象的原因在于衔铁长度变化引起磁路的闭合路径发生变化进而导致磁阻变化。在衔铁长度较短的情况下,磁路需经过衔铁后端气隙、衔铁、极靴以及壳体方能闭合,而衔铁长度较长时,磁路通过衔铁、极靴、壳体即形成闭合。可见因衔铁长度变短而引入的后端非工作气隙导致整个磁路磁阻变大,引起磁力大幅度减小。

衔铁作为电磁铁中的唯一可动部件,其设计非常关键。衔铁的形状(径长,轴长)属于敏感参数,一旦设置衔铁尺寸过小,电磁力减小,必须通过增加激磁线圈安匝数来弥补,而安匝数的增加会增大涡流损耗,不利于电磁铁的动特性。衔铁长度过长,不但无法有效增大推力,反而会因为质量的增大延长电磁铁的动作时间。实际选取时,可以选择曲线即将进入饱和段的起始点,使电磁力和质量这对矛盾变量获得一个相对的平衡。

2.2 衔铁与导套间存在径向间隙对比例电磁铁的影响

取径向间隙与衔铁直径的比值k...



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