比例阀线性双向电磁铁设计与试验研究

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1、第50卷第22期机械工程学报Vol.50No.222014年11月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNov.2014DOI：10.3901/JME.2014.22.200*比例阀线性双向电磁铁设计与试验研究111112吴帅彭传龙焦宗夏王晓东王晓腾彭刚(1.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191；2.北京华德液压工业集团液压阀分公司北京101500)摘要：比例电磁铁是控制比例阀先导级阀芯动作的电磁驱动元件，其性能在很大程度上决定比例阀的整体性能。针对传统比例电磁铁线性度差、比例范围短、隔磁环安装困难等不

2、足，设计一种新型结构的比例电磁铁，这种比例电磁铁采用永磁体与线圈产生的复合磁场力驱动衔铁运动，同时新型结构的比例电磁铁中取消传统比例电磁铁的隔磁环结构，降低加工难度并且具有较传统的比例电磁铁更好的性能。对设计的新型电磁铁进行数学建模和理论分析验证其理论的可行性，并且对同等尺寸的比例电磁铁进行仿真优化设计，获得尺寸条件限制下的性能最佳的比例电磁铁设计。在理论分析的基础上，通过对样机的电磁力测试获得的试验数据与理论分析数据一致，验证了这种新型结构的比例电磁铁的实用性。关键词：比例电磁铁；双向驱动；磁路；有限元分析中图分类号：TH137Designa

3、ndExperimentalResearchoftheLinearBi-directionalForceSolenoidforElectro-hydraulicProportionalValve1111WUShuaiPENGChuanlongJIAOZongxiaWANGXiaodong12WANGXiaotengPENGGang(1.SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191;2.BeijingHuadeHydraulicI

4、ndustrialGroupCo.,Ltd.,Beijing101500)Abstract：Proportionalsolenoidisthedrivingdeviceselectromagnetictocontroltheactionoftheproportionalvalve.Theoverallperformanceoftheproportionalsolenoidislargelydeterminedbythispart.Thetraditionalsolenoidshavethefollowingdisadvantages.Theli

5、nearityofthesolenoidispoor.Theeffectivestrokeisshort.Andthebarriermagneticisinstalleddifficulty.Inviewoftheabovetheshortcomings,anewstructureofthelinearforcesolenoidispresented.Thecompositemagneticforcegeneratedbythepermanentmagnetsandelectromagneticfieldisusingtodrivethearm

6、ature.Thebarriermagneticinthenewsolenoidiscanceled,sothesolenoidcanassembleeasily.Theoreticalanalysisandfiniteelementsimulationisdoneforitsdesignoptimizationinthispaper.Oneprototypeisdesignedandmanufactured,andthedesignedstructureisverifiedbyexperiment.Keywords：proportionals

7、olenoid；bi-directionaldriving；magneticstuffiness；finiteelementanalysis图法对溢流阀的比例电磁铁进行了建模和数值模*0前言拟，模拟中计算了对阀动态响应起关键作用的电流[7]值，与试验吻合良好。MITSUTAKE等利用有限电液比例阀是电液比例控制系统的核心控制元分析法分析了复杂衔铁结构下的比例电磁铁动态[1-2]响应，并通过试验验证了该方法的有效性。该文还元件。随着比例控制技术的成熟，比例阀在冶金，[3-4]研究了比例微分积分(Proportionintegration工程机械等

8、很多领域得到广泛应用。比例电磁铁是控制比例阀阀芯动作的驱动元件，其性能直接影differentiation，PID)控制电液比例阀位置跟随的有[8]响