高速比例电磁阀电-机械转换器动态特性研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北京理工大学机械与车辆工程学院 作者:段丽娟

  在对一种新型的高速比例电磁阀电-机械转换器工作原理分析的基础上,采用了理论建模、仿真分析的方法,得出了在PWM驱动情况下电-机械转换器不同的绕组电流、电感、感应电动势、衔铁位移和速度以及电磁力的响应曲线。通过与试验的电流响应曲线相对比分析:该电-机械转换器结构简单、可靠,电流响应速度大约为0.5ms,最大输出位移0.2mm,仿真结果与试验结果基本一致。

  比例电磁阀作为电液控制回路中的先导控制元件,其动态特性对电液控制的品质有着重要的影响。本文从电-机械转换器的结构和工作原理出发,通过AnsoftMaxwell和Simplorer联合仿真,对所提出的电-机械转换器直流驱动与PWM驱动下动态响应进行了研究,并将仿真得到的电流响应与试验结果分析比较,以验证仿真结果的正确性,并为确定合理的结构及电气参数提供了依据。

  1、结构及工作原理

  该比例电磁阀结构如图1所示。当绕组的通电电流不断增大时,衔铁受电磁力也不断增大,当衔铁所受电磁力大于阀芯所受负载力的总和时,衔铁带动芯轴移动,芯轴推动阀芯向右移动,阀芯的移动进而可以调整电磁阀进油口或者排油口的开度,就可以控制排油口的流量,进而可以控制输出端的压力。另外,通过调整左端的调整弹簧,可以调整不同的比例电磁阀溢流压力值。

电-机械转换器内部结构图

1.阀芯 2.阀芯导向环 3.前磁轭 4.芯轴前导向环 5.绕线筒 6.绕组 7.衔铁 8.芯轴 9.套筒 10.后磁轭 11.芯轴后导向环 12.弹簧 13.壳体 14.调节螺钉

图1 电-机械转换器内部结构图

  结论

  高速比例电磁阀电-机转换器具有装配零件少、结构简单可靠且该比例电磁阀的功耗小等特点。可以实现比例电磁阀的高速响应。通过理论分析、模型仿真分析的方法,研究了该电-机械转换结构在PWM驱动下的动态响应特性,通过与试验结果相比较,其电流响应曲线动态响应曲线基本吻合,高电-机械转换器的响应时间约为0.5ms,最大位移为0.2mm。通过此吻合数据曲线,可以提出电磁铁铁芯的移动量及电感值随电流变化的趋势正确。则该仿真模型能够反映真实物理模型的相关物理量的变化,为后续设计提供理论指导。

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