【摘要】：隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,人們對快速響應,抗污染力強,并且成本低廉的電、液、氣控制系統(tǒng)的需求越來越大。特別是汽車工業(yè)的發(fā)展更加加速了這種需求,包括汽車發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng),車輪的防抱死系統(tǒng),離合器的自動操控系統(tǒng)等眾多的技術(shù)都要用到電磁閥。電磁閥作為一種數(shù)字控制元件,能夠與計算機對接,這大大的提高了操控的便捷,使電磁閥的應用更加的廣泛,因此發(fā)展這種電子元件是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的迫切需要。 本課題研究的主要內(nèi)容如下： 1.電磁鐵是電磁閥的核心部分,電磁鐵的結(jié)構(gòu)、材料等對電磁閥的性能有著根本的影響。本課題對電磁鐵的結(jié)構(gòu)進行了分析,對應于不同結(jié)構(gòu),在麥克斯韋公式的基礎上建立了數(shù)學模型,由磁路的基爾霍夫定律做出了相應的磁路分析,并進行了初步的設計。 2.分磁環(huán)是交流電磁鐵設計的關(guān)鍵環(huán)節(jié),本課題從獲得最小的脈震率及最大的磁感應強度和交變吸力的最小值極大化兩個思路出發(fā),得到了設計分磁環(huán)的兩種方案。 3.在此基礎上,對高速電磁閥的基本結(jié)構(gòu),工作原理,磁場分布等進行分析,并構(gòu)建了數(shù)學模型。 4.運用構(gòu)建的數(shù)學模型對電磁閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了初算。然后把數(shù)學模型轉(zhuǎn)化成了仿真模型。 5.利用CST電磁工作室對模型進行了建模及仿真,運用六面體網(wǎng)格求解器得到了電磁閥的3D結(jié)構(gòu)模型。 6.對模型結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)化,得到了影響電磁閥速度的關(guān)鍵因素。通過仿真的結(jié)果,分析了這些參數(shù)對電磁閥速度的影響. 7.通過CST建立的模型的磁感應強度分布圖,可以看出銜鐵的中心部分和外圍部分對電磁吸力的貢獻不大,從而得出改進模型結(jié)構(gòu)的方案。 8.通過對銜鐵內(nèi)外徑變化得到了電磁吸力與體積的變化曲線。利用MATLAB對CST導出的一百組關(guān)于電磁吸力和體積數(shù)據(jù)進行了參數(shù)優(yōu)化,得到了電磁吸力與體積比值的最大值,這個值與加速度成正相關(guān)的關(guān)系,由此得到最大加速度所對應的電磁閥銜鐵內(nèi)外徑的最優(yōu)尺寸參數(shù)。在此基礎上開發(fā)和研制出新型的高速電磁閥。
[Abstract]:With the rapid development of microelectronics technology, the demand for rapid response, anti-pollution and low-cost electric, liquid and gas control systems is increasing. In particular, the development of automotive industry has accelerated this demand, including automotive engine fuel injection system, wheel anti-lock system, clutch automatic control system and many other technologies need to use solenoid valve. As a kind of digital control element, solenoid valve can connect with computer, which greatly improves the convenience of control and makes the application of solenoid valve more extensive. Therefore, the development of this kind of electronic component is an urgent need for the development of industrial modernization. The main contents of this study are as follows: 1. The electromagnet is the core part of the solenoid valve. The structure and material of the electromagnet have a fundamental influence on the performance of the solenoid valve. In this paper, the structure of electromagnet is analyzed, corresponding to different structures, the mathematical model is established on the basis of Maxwell formula, and the corresponding magnetic circuit analysis is made by Kirchhoff's law of magnetic circuit, and the preliminary design is carried out. 2. Magnetic separation ring is the key link in the design of AC electromagnet. In this paper, two kinds of schemes for designing magnetic separation ring are obtained from the two ideas of obtaining the minimum pulse rate, the maximum magnetic induction intensity and the minimum maximization of alternating suction. 3. On this basis, the basic structure, working principle and magnetic field distribution of the high-speed solenoid valve are analyzed, and the mathematical model is constructed. 4. The structural parameters of the solenoid valve are calculated by using the built mathematical model. Then the mathematical model is transformed into a simulation model. 5. The model is modeled and simulated by CST electromagnetic studio. The 3D structure model of solenoid valve is obtained by using hexahedral mesh solver. 6. The parameterization of the model structure is carried out, and the key factors affecting the speed of solenoid valve are obtained. Through the simulation results, the influence of these parameters on the speed of solenoid valve is analyzed. 7. Through the magnetic induction intensity distribution of the model established by CST, it can be seen that the central and peripheral parts of the armature have little contribution to the electromagnetic suction, thus the scheme of improving the structure of the model can be obtained. 8. The curves of electromagnetic suction and volume were obtained by changing the inner and outer diameters of armature. MATLAB is used to optimize the parameters of 100 sets of electromagnetic suction and volume data derived by CST, and the maximum ratio of electromagnetic suction to volume is obtained. This value has a positive correlation with acceleration. The optimum size parameters of the inner and outer diameters of the solenoid valve armature corresponding to the maximum acceleration are obtained. On this basis, a new type of high-speed solenoid valve is developed.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH134

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