高速电磁阀性能分析与仿真研究

发布时间：2019-05-07 00:38

【摘要】：随着微电子技术的迅猛发展,人们对快速响应,抗污染力强,并且成本低廉的电、液、气控制系统的需求越来越大。特别是汽车工业的发展更加加速了这种需求,包括汽车发动机的燃油喷射系统,车轮的防抱死系统,离合器的自动操控系统等众多的技术都要用到电磁阀。电磁阀作为一种数字控制元件,能够与计算机对接,这大大的提高了操控的便捷,使电磁阀的应用更加的广泛,因此发展这种电子元件是工业现代化发展的迫切需要。 本课题研究的主要内容如下： 1.电磁铁是电磁阀的核心部分,电磁铁的结构、材料等对电磁阀的性能有着根本的影响。本课题对电磁铁的结构进行了分析,对应于不同结构,在麦克斯韦公式的基础上建立了数学模型,由磁路的基尔霍夫定律做出了相应的磁路分析,并进行了初步的设计。 2.分磁环是交流电磁铁设计的关键环节,本课题从获得最小的脉震率及最大的磁感应强度和交变吸力的最小值极大化两个思路出发,得到了设计分磁环的两种方案。 3.在此基础上,对高速电磁阀的基本结构,工作原理,磁场分布等进行分析,并构建了数学模型。 4.运用构建的数学模型对电磁阀的结构参数进行了初算。然后把数学模型转化成了仿真模型。 5.利用CST电磁工作室对模型进行了建模及仿真,运用六面体网格求解器得到了电磁阀的3D结构模型。 6.对模型结构进行了参数化,得到了影响电磁阀速度的关键因素。通过仿真的结果,分析了这些参数对电磁阀速度的影响. 7.通过CST建立的模型的磁感应强度分布图,可以看出衔铁的中心部分和外围部分对电磁吸力的贡献不大,从而得出改进模型结构的方案。 8.通过对衔铁内外径变化得到了电磁吸力与体积的变化曲线。利用MATLAB对CST导出的一百组关于电磁吸力和体积数据进行了参数优化,得到了电磁吸力与体积比值的最大值,这个值与加速度成正相关的关系,由此得到最大加速度所对应的电磁阀衔铁内外径的最优尺寸参数。在此基础上开发和研制出新型的高速电磁阀。
[Abstract]:With the rapid development of microelectronics technology, the demand for rapid response, anti-pollution and low-cost electric, liquid and gas control systems is increasing. In particular, the development of automotive industry has accelerated this demand, including automotive engine fuel injection system, wheel anti-lock system, clutch automatic control system and many other technologies need to use solenoid valve. As a kind of digital control element, solenoid valve can connect with computer, which greatly improves the convenience of control and makes the application of solenoid valve more extensive. Therefore, the development of this kind of electronic component is an urgent need for the development of industrial modernization. The main contents of this study are as follows: 1. The electromagnet is the core part of the solenoid valve. The structure and material of the electromagnet have a fundamental influence on the performance of the solenoid valve. In this paper, the structure of electromagnet is analyzed, corresponding to different structures, the mathematical model is established on the basis of Maxwell formula, and the corresponding magnetic circuit analysis is made by Kirchhoff's law of magnetic circuit, and the preliminary design is carried out. 2. Magnetic separation ring is the key link in the design of AC electromagnet. In this paper, two kinds of schemes for designing magnetic separation ring are obtained from the two ideas of obtaining the minimum pulse rate, the maximum magnetic induction intensity and the minimum maximization of alternating suction. 3. On this basis, the basic structure, working principle and magnetic field distribution of the high-speed solenoid valve are analyzed, and the mathematical model is constructed. 4. The structural parameters of the solenoid valve are calculated by using the built mathematical model. Then the mathematical model is transformed into a simulation model. 5. The model is modeled and simulated by CST electromagnetic studio. The 3D structure model of solenoid valve is obtained by using hexahedral mesh solver. 6. The parameterization of the model structure is carried out, and the key factors affecting the speed of solenoid valve are obtained. Through the simulation results, the influence of these parameters on the speed of solenoid valve is analyzed. 7. Through the magnetic induction intensity distribution of the model established by CST, it can be seen that the central and peripheral parts of the armature have little contribution to the electromagnetic suction, thus the scheme of improving the structure of the model can be obtained. 8. The curves of electromagnetic suction and volume were obtained by changing the inner and outer diameters of armature. MATLAB is used to optimize the parameters of 100 sets of electromagnetic suction and volume data derived by CST, and the maximum ratio of electromagnetic suction to volume is obtained. This value has a positive correlation with acceleration. The optimum size parameters of the inner and outer diameters of the solenoid valve armature corresponding to the maximum acceleration are obtained. On this basis, a new type of high-speed solenoid valve is developed.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH134

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本文编号：2470626