本文關(guān)鍵詞：動(dòng)圈式比例電磁鐵關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：動(dòng)圈式比例電磁鐵作為電液伺服閥的核心部件,在諸如民用及國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域的電液控制系統(tǒng)中起著重要的作用,其工作特性的好壞對(duì)控制系統(tǒng)的性能有著直接的影響。現(xiàn)有對(duì)動(dòng)圈式比例電磁鐵的研究方法較為離散,缺乏系統(tǒng)性,很難系統(tǒng)地展現(xiàn)出其總體結(jié)構(gòu)特性,使得各部分結(jié)構(gòu)很難得到最為合理的利用,進(jìn)而不能很好地指導(dǎo)動(dòng)圈式比例電磁鐵的設(shè)計(jì)。對(duì)動(dòng)圈式比例電磁鐵的系統(tǒng)、科學(xué)的研究有助于從整體上改善其工作特性,進(jìn)而推動(dòng)電液伺服控制技術(shù)的發(fā)展。本文以動(dòng)圈式比例電磁鐵的關(guān)鍵技術(shù)為研究對(duì)象,以提高其輸出靜動(dòng)態(tài)特性為目標(biāo),采用理論分析、仿真計(jì)算及試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)動(dòng)圈式比例電磁鐵進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究和分析。文章首先探究了動(dòng)圈式比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并通過(guò)磁路分析的方法建立了動(dòng)圈式電磁鐵的磁路模型和數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合有限元分析法建立了動(dòng)圈式電磁鐵的有限元仿真模型；之后本文通過(guò)磁場(chǎng)有限元仿真的方法,探究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電磁鐵輸出特性的作用機(jī)理及影響方式,并通過(guò)理論模型對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。本課題按照優(yōu)化后的理論模型制作了動(dòng)圈式電磁鐵樣機(jī),并搭建電磁鐵測(cè)試系統(tǒng),對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)研究并獲得了其線圈溫升特性,位移力特性、電流力特性及動(dòng)態(tài)力特性。試驗(yàn)結(jié)果表明,該動(dòng)圈式比例電磁鐵的額定行程為4mm,額定輸出力為4.3N,在額定電流范圍內(nèi)線性度較好,線圈溫升滿足正常使用需求；階躍響應(yīng)時(shí)間小于5ms,動(dòng)態(tài)特性良好。試驗(yàn)結(jié)果與理論仿真結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了理論模型的正確性。隨后,本文在理論模型正確的基礎(chǔ)上,對(duì)動(dòng)圈式電磁鐵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步研究,探究了異形結(jié)構(gòu)對(duì)電磁鐵工作特性的影響。設(shè)計(jì)了非對(duì)稱(chēng)極靴及異形永磁體的結(jié)構(gòu),并對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模分析。分析結(jié)果表明,其靜態(tài)特性較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有所改善,輸出力提高了9.98%。具體章節(jié)內(nèi)容分述如下：第一章分別從電液伺服/比例閥用電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器及動(dòng)圈式比例電磁鐵自身研究出發(fā),闡述了動(dòng)圈式比例電磁鐵關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展,介紹了動(dòng)圈式電磁鐵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析總結(jié)了閥用電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢(shì)。第二章基于動(dòng)圈式比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析了其工作原理；運(yùn)用分別基于磁路定律和電磁場(chǎng)理論的磁路分析法及有限元法對(duì)動(dòng)圈式比例電磁鐵進(jìn)行了分析研究；建立了基于磁路的永磁體激磁式磁路模型,并以此得到了電磁力的解析式,建立了其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；結(jié)合有限元分析法建立了動(dòng)圈式電磁鐵的有限元仿真模型,并以磁路分析法為參考,運(yùn)用有限元仿真分析工具,詳細(xì)探究了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電磁鐵工作特性的作用機(jī)理及影響方式,分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向；確定了優(yōu)化參數(shù)值下的動(dòng)圈式比例電磁鐵結(jié)構(gòu),并得到了其靜態(tài)特性仿真曲線。第三章根據(jù)優(yōu)化后的理論模型研制了動(dòng)圈式電磁鐵樣機(jī),并搭建了電磁鐵測(cè)試系統(tǒng)；基于搭建的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了動(dòng)圈的溫升,得到了電磁鐵的靜動(dòng)態(tài)工作特性,并與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,分析了仿真與試驗(yàn)結(jié)果差異的原因,驗(yàn)證了電磁鐵有限元模型的準(zhǔn)確性。第四章總結(jié)歸納了改善電磁鐵輸出力特性的方法,進(jìn)一步探究了異形結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)圈式比例電磁鐵輸出力特性的作用機(jī)理及影響方式,分析了結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化的方向,確立了異形結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化值下的電磁鐵結(jié)構(gòu),得到了其靜態(tài)仿真特性曲線,并與前述仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。第五章總結(jié)了全文的主要研究工作,并針對(duì)不足之處對(duì)后續(xù)進(jìn)一步的研究?jī)?nèi)容和方向做出了展望。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)圈式比例電磁鐵 電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器 磁路 磁場(chǎng) 有限元 仿真 優(yōu)化 試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH137;TP273
【目錄】：

• 致謝4-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 電液伺服/比例閥概述11-14
• 1.1.1 電液伺服/比例閥的作用及特點(diǎn)11-12
• 1.1.2 電液伺服/比例閥的構(gòu)成及原理12-14
• 1.2 電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器應(yīng)用研究進(jìn)展14-19
• 1.2.1 動(dòng)圈式電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器14-16
• 1.2.2 動(dòng)鐵式電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器16-17
• 1.2.3 伺服/步進(jìn)電機(jī)17-19
• 1.3 動(dòng)圈式電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器研究進(jìn)展與現(xiàn)狀19-20
• 1.4 相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展20-22
• 1.4.1 磁性材料20-22
• 1.4.2 線圈散熱技術(shù)22
• 1.5 課題研究意義及研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.5.1 研究意義22-23
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容23-24
• 第2章 動(dòng)圈式比例電磁鐵的理論分析24-56
• 2.1 動(dòng)圈式比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)與工作原理24-25
• 2.2 動(dòng)圈式比例電磁鐵的磁路分析25-35
• 2.2.1 磁路分析25-29
• 2.2.2 永磁體的磁路模型29-30
• 2.2.3 動(dòng)圈式比例電磁鐵的磁路模型30-34
• 2.2.4 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型34-35
• 2.3 動(dòng)圈式比例電磁鐵的有限元分析35-41
• 2.3.1 電磁場(chǎng)基本理論36-37
• 2.3.2 動(dòng)圈式比例電磁鐵的軸對(duì)稱(chēng)靜磁場(chǎng)模型37-41
• 2.4 動(dòng)圈式比例電磁鐵的磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算41-55
• 2.4.1 磁場(chǎng)初步分析41-43
• 2.4.2 基于靜態(tài)磁場(chǎng)有限元模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響分析43-53
• 2.4.3 靜態(tài)特性有限元仿真結(jié)果53-55
• 2.5 本章小結(jié)55-56
• 第3章 測(cè)試系統(tǒng)與試驗(yàn)研究56-69
• 3.1 測(cè)試系統(tǒng)組成及原理56-57
• 3.2 性能指標(biāo)與試驗(yàn)方法57-59
• 3.3 動(dòng)圈式比例電磁鐵的試驗(yàn)研究59-68
• 3.3.1 靜態(tài)試驗(yàn)59-66
• 3.3.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)66-68
• 3.4 本章小結(jié)68-69
• 第4章 動(dòng)圈式比例電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)的進(jìn)一步探究69-81
• 4.1 改善動(dòng)圈式比例電磁鐵輸出力特性的方法69-72
• 4.2 極靴形狀參數(shù)對(duì)輸出力特性影響的探究72-76
• 4.3 永磁體與導(dǎo)磁體接觸截面形狀對(duì)輸出力特性的影響76-79
• 4.4 靜態(tài)特性有限元仿真結(jié)果79-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第5章 總結(jié)與展望81-83
• 5.1 論文總結(jié)81
• 5.2 工作展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 附錄86-87

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本文編號(hào)：273485