電磁閥設計中電磁力的工程計算方法-圖文

萬方數據萬方數據萬方數據萬方數據44導彈與航天運載技術2007年應強度。參考文獻【2】,電磁鐵中用到的工業(yè)純鐵和軟磁合金的磁化曲線如圖5所示。2.21.8—_裔1.41.0O.6—55152535H/kA?lit一‘圖5導磁材料的磁化吐線對于圖2所示結構,采用軸對稱磁位矢量分析模型,計算時分別考慮工業(yè)純鐵和精密導磁合金磁化曲線的非線性特征。為了得到較為精確的計算結果,取四節(jié)點雙線性等三單元進行計算,考慮到氣隙處結構較小,并且此處需要精密分析,有限元離散時在此處加密網格,得到的有限元計算模型如圖6所示。對于圖6a所示結構,左部邊界為旋轉軸,施加軸對稱邊界條件,線圈部位施加電流密度‘,邊界條件(電流密度定義為線圈安匝數與線圈截面積之比,其余與外界接觸的邊界認為漏磁很少,假定最外面的磁力線與邊界重合。圖6b、圖6c分別是采用有限元方法得到的磁力線和磁感應強度分布。a有限元模型b磁力線分布c磁感應強度B分布圖6有限元計算模型及得到的計算結果以上計算過程考慮導磁材料非線性,如果按照恒定導磁率計算,分別取兩種材料的導磁率為3.1×10刁H/A和1.5×10一H/A,得到的磁力線及磁感應強度分布見圖7。圖6、圖7兩種情況對應的電磁力分別為118.6N和165.8N,但通過磁場分析結果來看,銜鐵和擋鐵處的磁感應強度已經超過該材料的飽和磁感應強度,因此,采用線性模型計算得到的結果偏高。2.4各種計算結果的比較在電磁鐵組件加工完畢后,通常采用測量砝碼懸重的方法考核電磁力指標。一般情況下,為了保證設計可靠性,通常在極限電壓下測量電磁鐵吸力,表5為在24V條件下的試驗和計算結果的對比。萬方數據第１期婁路亮等電磁閥設計中電磁力的工程計算方法４５ａ）磁力線分布ｂ）磁感應強度Ｂ分布圖７不考慮導磁材料的非線性得到的計算結果表５計算電磁力與實測數值比較經驗公式工作狀態(tài)實測值Ｋｒ＝２．５肛３．５１５４．９磁路分割法Ｋｒ＝４．５９３．９７有限元法線性模型１６５．８非線性模型１１８．６２４Ｖ、２０Ｑ、氣隙０．５ｍｍ１１７．６３０３．６９３．７分布，計算結果的準確性也最高，適合在工程設計與通過表５的對比結果可以看出：采用非線性有限元模型計算得到的電磁力與實測值之間的誤差最小，采用有限元方法同時可以得到整個空間的磁力線分布、磁路各處磁感應強度大小，有利于磁力計算與磁路優(yōu)化。參考文獻優(yōu)化中推廣使用。通過對型號產品的分析，發(fā)現套筒對磁路磁阻影響較大，如果能夠將導磁材料與非導磁材料連接到一起，降低磁路的非氣隙處磁阻，可以優(yōu)化電磁鐵結構。３結論本文介紹了３種工程上常用的計算電磁鐵吸力的計算方法，就方法的難易程度來講，經驗公式估算最為簡單，但是估算精度受參數選取影響非常大，對于有豐富電磁鐵設計經驗的技術人員可以采用；而磁路分割法物理意義明確，關鍵需要準確估算磁路各處的磁導及磁通，該方法能夠確定磁勢降低的主要部位，可以在電磁鐵設計初期進行磁力估算，缺點是不能考慮磁性材料的非線性特征及精確計算磁阻及漏［１］林其壬，趙佑民．磁路設計原理［Ｍ】．北京：機械工業(yè)出版社，１９８７．【２】李泉鳳．電磁場數值計算與電磁鐵設計［Ｍ］．ｊＥ京：清華大學出版社，２００２．【３】錢家驪．電磁鐵吸力公式的討論ｆＪ】．電工技術，２００１（１）：５９－６０。［４】安琳，劉志珍，趙琳．電磁閥的有限元法磁場分析及吸力計算［Ｊ］山東大學學報（工學版），２００４，３４（６）：２７．３１．［５】付文智，李明哲，鄧玉山．直流電磁鐵磁場和牽引力的數值模擬【Ｊ】．機械學報，２００５，３６（２）：１００—１０３．【６】ＴａｏＧＣｈｅｎ，ＨＹＨｅＺＢ．Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｏｆｆｉｅｌｄｏｆａｌｌｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｌｅｎｏｉｄｖａｌｖｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ磁；