集成控制双绕组高速电磁阀的设计与仿真分析

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1、第38卷第6期火箭推进Vo1．38，No．62012年l2月JOURNALOFROCKETPROPULSIONDee．2012集成控制双绕组高速电磁阀的设计与仿真分析宋会玲，王春民，王云岩，孙亮，石芳(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：给直动式电磁阀增加加速启动线圈，辅以集成控制电路，研制出一种具有较高附加值的集成控制双绕组高速电磁阀。试验表明：电磁阀最快开启时间为2．8ms，关闭时间小于2ms，具备明显的响应与结构优势。动态响应仿真分析表明：在加速线圈的作用下，电磁阀启动电流迅速上升至磁场饱和；进入维持打开模式后，磁场仍趋于饱和，维持电流高于释放电流，电磁阀仍有降耗的空间。关键

2、词：双绕组电磁阀；集成控制；仿真；试验中图分类号：V432—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2012106—0016—04Designandsimulationanalysisofbi·-coilhigh—speedsolenoidvalvewithintegratedcontrolSONGHui—ling，WANGChun—rain，WANGYun-yan，SUNLiang，SHIFang(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abstract：Anintegrativebi—coilhigh—speedsol

3、enoidvalvewithhightechniqueadditivewasde．velopedbyaddinganacceleratingstartcoilandcontrollingcontrolcircuittothedirect．actingsolenoidvalve．Experimentalstudyshowsthatthefastestresponsetimeis2．8msforopeningand2msforclosing．Dispensingwithexteriorcontrollingcircuit，thesolenoidvalvepresentsdistinctsuperi

4、．orityinresponseandstructure．Numericalsimulationshowstheacceleratingcoilmakesthestartingcurrenttorisepromptlyandthemagneticfieldsaturate．Whenthestatusofthevalveisinmaintainingmode，magneticfieldinsolenoidisstillkeepingsaturated，whichindicatesthemaintainingcurrentismuchhigherthanreleasecurentandtheene

5、rgyconsumptionofvalvecanbereducedfurthermore．Keywords：bi—coilsolenoidvalve；integratedcontrol；simulation；experiment收稿日期：2012—07—24；修回日期：2012—10—29基金项目：中国航天科技集团公司支撑项目(2007JY05)作者简介：宋会玲(1979一)，女，工程师，研究领域为液体火箭发动机阀门设计第38卷第6期宋会玲，等：集成控制双绕组高速电磁阀的设计与仿真分析17隔离和互连问题，集成为控制芯片安装于电磁阀0引言插座内，其电路示意图见图2。I，II，III三部分作用分别

6、为加速开启、时序控制和加速关闭。姿态控制发动机一般为挤压式液体火箭发动机，主要由增压系统、推进剂供应系统和多个推力器组成，其作用为调整卫星人轨姿态。直动式电磁阀由于其结构简单、功能可靠且性能稳定，在小量级推力器上广泛采用。实际发射过程中，各推力器工作前，姿控发动机推进剂供应系统处于已增压、填充状态；接收指令后，控制阀的响应速度直接决定了姿态调整的机动性和灵活性，关系到卫星能否快速、精确人轨。因此控制阀的响应特性，已经成为航天电磁阀设计中追求的关1一过滤器；2-主线圈；3-加速线圈；4-弹簧；键性能，也是商l生能电磁阀发展的主要方向。5一阀芯；6-控制芯片在航空、石化和汽车等应用领域，高速电磁图

7、1电磁阀结构图Fig．1Structureofhigh-speedsolenoidvalve阀技术得到了长足的发展，基于各种控制电路的高速电磁阀产品[-21应运而生。其中最主要的技术厂一]厂一]厂]是采用升压电路提高启动电流[，这对于电磁阀控制系统提出较高要求，因此有必要寻求一种控制简单、使用便捷的快响应电磁阀设计思路。本文介绍的集成控制双绕组电磁阀，以直动式电磁阀为结构基础，增加加速启动线圈，辅