新型盤(pán)式比例電磁鐵的研究.pdf

1、比例電磁鐵作為將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào)的一種電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，在電液比例控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。隨著應(yīng)用場(chǎng)合的不斷擴(kuò)展，復(fù)雜甚至苛刻使用場(chǎng)合的出現(xiàn)，電液比例控制系統(tǒng)對(duì)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的綜合性能提出了越來(lái)越高的要求，如大輸出力、高頻響、低能耗、高效率、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等。盤(pán)式電磁鐵結(jié)構(gòu)具有輸出力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是通常輸出力隨著行程的增大而迅速減小，一般只適用于電磁開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)中，為此對(duì)具有比例特性的盤(pán)式電磁鐵進(jìn)行基礎(chǔ)研究不

2、僅具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，滿足市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性需求，而且擴(kuò)展了比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式，從而有助于推動(dòng)電液比例技術(shù)的發(fā)展。 本文以盤(pán)式比例電磁鐵為研究對(duì)象，采用理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)盤(pán)式比例電磁鐵關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的分析和研究。提出了一種新型盤(pán)式比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)，有效地結(jié)合了傳統(tǒng)螺管式比例電磁鐵和盤(pán)式電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)，采用雙錐型結(jié)構(gòu)的銜鐵，與導(dǎo)磁鐵芯柱和外殼體之間形成了兩個(gè)徑向工作氣隙和一個(gè)軸向工作氣隙。通過(guò)電磁場(chǎng)有限元理論

3、分析，建立了新型盤(pán)式比例電磁鐵的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其工作特點(diǎn)進(jìn)行了計(jì)算及分析，并探討了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其靜態(tài)特性的影響，確定了各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該新型盤(pán)式比例電磁鐵的線性工作范圍為4mm，輸出力滯環(huán)小于3.5％，電流滯環(huán)小于2.8％，最大驅(qū)動(dòng)力為160N；銜鐵處于中位時(shí)脈沖信號(hào)的額定力上升響應(yīng)時(shí)間為181ms，頻響為15Hz；與德國(guó)舒爾茨公司研制的相同規(guī)格螺管式比例電磁鐵相比較，水平電磁力/電流比從145 N/A提高到160

4、N/A，額定功耗從21W降到15W。 各章節(jié)內(nèi)容分述如下： 第一章介紹了電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)、應(yīng)用及研究現(xiàn)狀，概述了國(guó)內(nèi)外電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)。此外對(duì)兩種不同型式的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器——螺管式比例電磁鐵和盤(pán)式電磁鐵的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。 第二章結(jié)合螺管式比例電磁鐵和盤(pán)式電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)，提出了盤(pán)式比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)方案；建立了盤(pán)式比例電磁鐵的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)有限元方法仿真分析了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其靜態(tài)特性