新型比例阀用动磁式电机械转换器输出特性分析.docVIP

新型比例阀用动磁式电机械转换器输出特性分析 宋宗南1，许小庆1，王超2 太原理工大学机械工程学院，山西省太原市030024 2.南皮县职业教育中心，河北省沧州市 061000) 摘要：介绍了一种永久磁铁励磁的新型阀用动磁式电机械转换器，通过采用动磁式设计和异形导磁心设计，提高了动态响应速度。基于ansoft Maxwell 2D软件，对电机械转换器的静态性能和动态性能进行了仿真分析。分析表明，该电机械转换器输出力平稳，线性度高，动态响应迅速，可以满足高响应比例阀的驱动要求。 关键词：ansoft Maxwell 2D；动磁式；电机械转换器；响应速度； The Output Characteristics of Moving Magnet Electro-mechanical Transformer Used in Valve SONG Zong-nan1，XU Xiaoqing1，Wang Chao2 （1.Institute of Mechatronics Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,Shanxi,China 2.Nan Pi vocational education center,Cangzhou 061000,Hebei,China） Abstract: Introduces a moving magnet Electro-mechanical Transformer, using the type of moving magnet structure and special-shaped permanent magnet, improve the response speed.Based on ansoft Maxwell 2D to tudy the dynamic and static characteristics of Moving Magnet Electro-mechanical Transformer. The results show that it process good stabliility and linearity ,fast response speed, can meet the pilot driving requirement of fast response servo proportional valve. Key words: ansoft Maxwell 2D; moving magnet structure；electro mechanical transformer； response speed引言 随着电液系统在工程技术领域中的广泛应用，对控制系统的性能需求也越来越高。液压阀作为控制系统中的重要元件，其动态响应速度对控制系统乃至整个液压系统，都有着很大的影响[1]。目前工程技术领域内广泛采用电机械转换器驱动高精度、高频响的比例阀的方法，其动态响应速度在很大程度上取决于电机械转换器的输出性能。基于电磁原理的动磁式电机械转换器输出位移大，输出力稳定，响应速度高，广泛应用于电液控制系统[2]。 基于ansoft Maxwell 2D，对新型动磁式电机械转换器进行建模仿真，分析其输出特性(。 1 电机械转换器结构 动磁式电机械转换器分为动子和定子两大部分。动子主要包括输出轴、永久磁铁、导磁心，定子主要包括线圈、线圈支架、壳体。为防止漏磁，前后端盖、输出杆均采用非导磁材料如不锈钢，支架可采用非磁性材料；导磁心与外壳可采用电工纯 铁；永久磁铁一般采用钕铁硼作为充磁材料，轴向充磁。 图1二维结构示意图 Fig.1structure of moving magnet Electro-mechanical Transformer 2电机械转换器运动分析 电机械转换器的输出力为[4] (1) 式中N为线圈匝数，L为单匝线圈平均长度，i为电流强度，B为工作气隙磁密。 动子在运动过程中，线圈会产生反电动势， (2) 式中v为动子运动速度。 当忽略两线圈间的互感时，电机械转换器的工作电压[5] (3) 式中R为通电导线电阻，L为线圈自感。 电机械转换器在空载情况下，动子的运动学方程为[6] (4) 式中M为动子质量，x为动子位移，为为油液粘性阻尼系数，F为电机械转换器的输出力，f为动子和定子间的摩擦力。 分析式(1)～(4)可知，提高电机械转换器的动态响应