电磁阀设计中电磁力的工程计算方法

《电磁阀设计中电磁力的工程计算方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2007年第1期导弹与航天运载技术No.12007总第287期MISSILEANDSPACEVEHCILESumNo.287文章编号：1004-7182(2007)01-0040-06电磁阀设计中电磁力的工程计算方法娄路亮，王海洲（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：提高新型运载火箭发射的自动化程度需要采用大量电磁类阀门自动器，而电磁力的计算是电磁阀设计中的重要环节。介绍了3种计算直流螺线管式电磁铁电磁吸力的工程方法，即经验公式法、磁路分割法和有限元方法。通过工程实例比较了3种方法的计算特点，包括

2、计算难易程度、计算精度等。由于采用有限元方法可以考虑磁性材料的非线性特性及磁路的漏磁效应，因此磁力计算结果较为精确，适宜在工程设计中推广应用。关键词：运载火箭；电磁阀；电磁力；有限元方法中图分类号：V475.2文献标识码：AMethodsofElectromagneticForceCalculationforEngineeringApplicationLouLuliang，WangHaizhou(BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering，Beijing，

3、100076)Abstract：Solenoidvalvesplayanimportantroleinthepropulsionsystemofalaunchvehicle,especiallyforhighlyautomaticlaunching.Threemethodsofelectromagneticforcecalculationarepresented,includingempiricalequations,divisionofmagneticpathandFEM.Comparisonsbetween

4、these3methodsareperformedwithanengineeringexample.TheFEMismoresuitablethanother2methodsbecauseitcantakethemagneticleakageandthenonlinearpropertyofthematerialintoaccount.KeyWords：Launchvehicle；Solenoidvalve；Electromagneticforce；FEM0前言参数往往需要实物样机加工出来后根据产品性能指标新型

5、运载火箭的设计目标之一是实现高度自动化才能确定，这样会大大增加产品的设计周期，并且不发射，在设计时需要采用较多的电磁类阀门自动器，能保证得到优化的结果。因此根据电磁铁形式开展电以乌克兰的天顶号为例，其动力增压系统中控制、吹磁力计算是降低产品设计周期、提高产品可靠性、增除、隔离、增压等多种主要阀门均采用或包含电磁阀，强产品竞争力的重要环节。数量高达60多个。电磁阀是依靠通电螺线管或永磁铁产生磁力改变阀门启闭状态的阀门，电磁阀的设计除1工程计算方法了一般阀门必须的结构、密封、流道等的设计，另一工程计算方法主要是在产

6、品设计初期计算电磁铁的个重要环节就是进行电磁铁的设计，其中设计校核电电磁力，对结构参数进行优化设计，减少产品试制周期。磁铁的吸力是电磁铁设计的核心任务。据调查统计：工程中对电磁力的计算通常包括3种方法：经验公式法、一般情况下电磁阀中电磁铁部分的重量占整个阀门重磁路分割法和数值方法。由于磁路的许多概念和计算方量的30％～40％，有的甚至更高，因此开展电磁力计法与电路非常接近，而电路较为直接常见，故磁路的分算，优化磁路结构，对于提高阀门动作的可靠性和降析大多采用电路比拟的方法。本文将磁路和电路的一些低产品质量十分重

7、要，特别是在航天类阀门自动器的特征量进行了分类对比，比较结果见表1。设计中尤为重要。从表1可以看出，磁路和电路的性质非常相似，文献[1]给出了设计电磁铁的一般步骤：首先根据因此可以应用电路的分析思路来研究磁路，进行磁场电磁吸力的要求及衔铁结构形式估算衔铁直径，然后分析及磁路优化。估算线圈的外径及长度、确定线圈的匝数、磁势等，最后是确定整个磁路结构。涉及到电磁铁的主要结构收稿日期：2006-02-10作者简介：娄路亮（1975-），男，工程师，博士，主要从事箭体阀门自动器设计工作第1期娄路亮等电磁阀设计中电磁力的

8、工程计算方法41表1磁路与电路的比较类型电（磁）势电流/磁通电（磁）阻欧姆定律基尔霍夫定律电路U/V电流I/AR/ΩI=U/R∑I=0-1磁路N·I/A磁通φ/WbR/HΦ=N·I/R∑φ=0在以下的电磁力计算中，不考虑线圈通电产生的1.2磁路分割法温升对线圈磁势及导磁材料磁阻的影响，忽略导磁材磁路和电路一样，也存在串连和并联磁路，表征料的磁滞效应，假定材料均匀且各向同性。导磁能力的磁