新型盤式比例電磁鐵的研究.pdf

1、比例電磁鐵作為將電信號轉(zhuǎn)換成機械信號的一種電-機械轉(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)用場合的不斷擴展，復(fù)雜甚至苛刻使用場合的出現(xiàn)，電液比例控制系統(tǒng)對電-機械轉(zhuǎn)換器的綜合性能提出了越來越高的要求，如大輸出力、高頻響、低能耗、高效率、安全可靠、經(jīng)濟實用等。盤式電磁鐵結(jié)構(gòu)具有輸出力大、結(jié)構(gòu)簡單、效率高的優(yōu)點，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關(guān)控制系統(tǒng)中，為此對具有比例特性的盤式電磁鐵進(jìn)行基礎(chǔ)研究不

2、僅具有實際應(yīng)用價值，滿足市場的經(jīng)濟性需求，而且擴展了比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式，從而有助于推動電液比例技術(shù)的發(fā)展。 本文以盤式比例電磁鐵為研究對象，采用理論分析、數(shù)值仿真和實驗研究相結(jié)合的方法，對盤式比例電磁鐵關(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式電磁鐵的優(yōu)點，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徑向工作氣隙和一個軸向工作氣隙。通過電磁場有限元理論

3、分析，建立了新型盤式比例電磁鐵的數(shù)學(xué)模型，對其工作特點進(jìn)行了計算及分析，并探討了結(jié)構(gòu)參數(shù)對其靜態(tài)特性的影響，確定了各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。仿真與實驗結(jié)果表明：該新型盤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)動力為160N；銜鐵處于中位時脈沖信號的額定力上升響應(yīng)時間為181ms，頻響為15Hz；與德國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-機械轉(zhuǎn)換器的分類、應(yīng)用及研究現(xiàn)狀，概述了國內(nèi)外電-機械轉(zhuǎn)換器的研究方向和發(fā)展趨勢。此外對兩種不同型式的電-機械轉(zhuǎn)換器——螺管式比例電磁鐵和盤式電磁鐵的結(jié)構(gòu)及性能特點進(jìn)行了詳細(xì)闡述。 第二章結(jié)合螺管式比例電磁鐵和盤式電磁鐵的優(yōu)點，提出了盤式比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)方案；建立了盤式比例電磁鐵的數(shù)學(xué)模型，通過有限元方法仿真分析了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對其靜態(tài)特性