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基于田口法的比例电磁铁极靴结构优化研究

机械工程学报 2024年第8期60卷 329-336页

作者：杨柳高天雄宋颜和孔祥东张世林燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室秦皇岛066004 广州汇通精密液压有限公司广州511300

比例电磁铁作为比例阀中最关键的电-机械转换器,其位移-力线性度的优劣直接影响智能液压系统的精度,但是目前现有的比例电磁铁普遍存在位移-力线性度差、比例转换精度低等问题。针对此类问题,以比例电磁铁位移-力线性度为优化目标,结合... 详细信息

比例电磁铁作为比例阀中最关键的电-机械转换器,其位移-力线性度的优劣直接影响智能液压系统的精度,但是目前现有的比例电磁铁普遍存在位移-力线性度差、比例转换精度低等问题。针对此类问题,以比例电磁铁位移-力线性度为优化目标,结合田口法开展优化设计研究。首先,建立比例电磁铁输出电磁力数学模型,明确位移-力特性与极靴结构参数的映射关系。其次,基于衔铁4个典型位置下(0、d/4、d/2、d,d为衔铁行程长度)不同极靴结构参数的输出电磁力数值解,采用田口法得到所研究比例电磁铁关键结构参数的最优组合。最后,加工比例电磁铁样机,对比优化前后位移-力线性度的方差。结果表明,优化后的比例电磁铁位移-力线性度相比于优化前提升15.56%,验证了仿真模型的正确性和研究方法的可行性。研究成果对智能液压系统用比例电磁铁电磁性能的提升具有重要的指导意义。

关键词：比例电磁铁田口法电磁力结构优化静态特性

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先导式节流阀比例电磁铁参数设计及优化

中国农机化学报 2024年第7期45卷 152-159,171页

作者：邵明玺张秀梅李伟潍坊科技学院山东寿光262700 国家开放大学北京市100039

保证丘陵山地拖拉机在起伏山地或土质较硬地块作业时的牵引力和耕深之间的最佳匹配状态是丘陵山地拖拉机悬挂系统设计的重要指标。比例电磁铁作为节流阀电—机转换的主要元件,其性能优劣对控制节流口开度、实现流量的比例调节具有重要... 详细信息

保证丘陵山地拖拉机在起伏山地或土质较硬地块作业时的牵引力和耕深之间的最佳匹配状态是丘陵山地拖拉机悬挂系统设计的重要指标。比例电磁铁作为节流阀电—机转换的主要元件,其性能优劣对控制节流口开度、实现流量的比例调节具有重要意义。针对丘陵山地拖拉机悬挂系统作业需求和电液比例阀设计要求,设计一种用于悬挂液压系统姿态调整的先导式节流阀比例电磁铁,对其关键结构参数进行设计,建立比例电磁铁数学模型,通过Maxwell对阀组流量特性的影响进行仿真分析。同时利用遗传算法对隔磁导向套厚度、隔磁环角度、隔磁环宽度和定子铁心深度等参数进行匹配优化,通过Maxwell对优化前后的比例电磁铁进行有限元分析。仿真结果表明:优化后的比例电磁铁在1~3 mm时电磁力几乎与X轴平行,具有更好的位移—力特性。建立先导式节流阀数学模型,通过Simulink对其进行动态特性和静态特性仿真,验证所设计的比例电磁铁参数的合理性。

关键词：丘陵山地拖拉机电液悬挂系统先导式节流阀比例电磁铁结构参数

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电液复合调速器中比例电磁铁的多参数优化

舰船科学技术 2024年第12期46卷 102-107页

作者：贺玉海游子寅武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 船舶动力工程技术交通行业重点实验室湖北武汉430063 船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室电控分实验室湖北武汉430063

比例电磁铁是柴油机电液复合调速系统的电磁驱动元件,其电磁力特性影响到整个调速系统的精确度与稳定性。首先利用Ansys Maxwell软件搭建比例电磁铁的仿真模型,并通过电磁阀测试平台验证模型的准确性。随后对电磁铁各结构尺寸进行参数... 详细信息

比例电磁铁是柴油机电液复合调速系统的电磁驱动元件,其电磁力特性影响到整个调速系统的精确度与稳定性。首先利用Ansys Maxwell软件搭建比例电磁铁的仿真模型,并通过电磁阀测试平台验证模型的准确性。随后对电磁铁各结构尺寸进行参数化分析,得到影响比例电磁铁电磁力特性的关键参数组合。最后使用响应面法建立平均电磁力、电磁力均方差与上隔磁角、隔磁环位置、衔铁半径3个因素的二次回归模型,并结合遗传算法进行多目标优化。结果表明,相较于原方案,遗传算法优化得到的结构参数组合方案使比例电磁铁的电磁力特性得到明显改善,平均电磁力提高了8.56%,电磁力均方差下降了59.63%。

关键词：比例电磁铁电磁力特性遗传算法响应面模型参数优化

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比例电磁铁行程力特性仿真与实验研究

农业机械学报 2005年第2期36卷 104-107页

作者：李其朋丁凡浙江大学流体传动与控制国家重点实验室

由于采用经验公式的结构设计方法较为粗略 ,建立了比例电磁铁磁场的数学模型 ,利用有限元方法探讨了比例电磁铁的行程力特性 ,并通过实验进行了验证。在此基础上 ,对影响比例电磁铁行程力特性的衔铁长度、径向间隙、隔磁角、隔磁曲线以... 详细信息

由于采用经验公式的结构设计方法较为粗略 ,建立了比例电磁铁磁场的数学模型 ,利用有限元方法探讨了比例电磁铁的行程力特性 ,并通过实验进行了验证。在此基础上 ,对影响比例电磁铁行程力特性的衔铁长度、径向间隙、隔磁角、隔磁曲线以及导套厚度等主要结构参数进行了仿真分析。

关键词：力特性比例电磁铁衔铁仿真分析行程磁场径向间隙主要结构导套参数

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比例电磁铁推拉储能式PWM功放电路

液压与气动 2022年第10期46卷 50-56页

作者：强彦杨丹丹孙辉赵保才邹洪波魏列江兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司江苏徐州221004 杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018

针对传统脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)功放电路难以满足大功率高频响比例电磁铁线圈快速充放电要求的问题,提出一种基于推拉储能原理的PWM功放电路。在比例电磁铁功放电路中设置储能模块,当线圈需要快速充电时,储能模块... 详细信息

针对传统脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)功放电路难以满足大功率高频响比例电磁铁线圈快速充放电要求的问题,提出一种基于推拉储能原理的PWM功放电路。在比例电磁铁功放电路中设置储能模块,当线圈需要快速充电时,储能模块释放能量,补充供电电源电流输出;当线圈需要快速放电时,储能模块充电吸收能量,从而缩短线圈的充放电时间。针对功率79 W、额定电流3.3 A的某比例电磁铁线圈进行仿真分析和实验,研究表明:相比传统的反接卸荷式功放电路,该推拉储能式PWM功放电路充电时间缩短24%,放电时间缩短45%,显著提高了大功率比例电磁铁的响应速度。

关键词：比例电磁铁功放电路推拉储能 PWM

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低功耗力控制型比例电磁铁的研究

煤炭学报 2009年第6期34卷 849-852页

作者：李勇丁凡邵森寅陈兴达浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027

针对传统比例电磁铁驱动大负载时线圈温升高的不足,提出一种基于阶梯环形极靴和衔铁结构的低功耗力控制型比例电磁铁,其磁路在工作气隙附近分成3部分,形成由1个轴向力和2个径向力综合而成的水平力特性.通过建立有限元模型,仿真分析了该... 详细信息

针对传统比例电磁铁驱动大负载时线圈温升高的不足,提出一种基于阶梯环形极靴和衔铁结构的低功耗力控制型比例电磁铁,其磁路在工作气隙附近分成3部分,形成由1个轴向力和2个径向力综合而成的水平力特性.通过建立有限元模型,仿真分析了该比例电磁铁的磁场分布,探讨了其静态力特性,仿真结果与实验结果吻合,表明该比例电磁铁行程-力特性的水平段行程为1.4 mm,非线性小于4%,滞环小于2%;电流-力特性的非线性小于3%,滞环小于3%;水平力与电流比可达148 N/A,额定功耗仅为7.9 W,与国外Rexroth公司研发的同型号力控制型比例电磁铁相比较,在同等输出能力下,水平力与电流比提高23%,额定功耗降低37%.

关键词：低功耗比例电磁铁阶梯环形静态力特性

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比例电磁铁电感的测量

机床与液压 2012年第7期40卷 115-116页

作者：杜昌元许益民黄松周飞宜房小立武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

设计比例电磁铁电感测量系统,该系统由高速数据采集卡和数字功放等组成,根据满电流下的暂态过程测量出比例电磁铁电感。经实际测量验证,在规定温度下测量精度达到±10μH,测量精度高,测量可靠,操作便捷,满足比例电磁铁电感的测量要求。

关键词：比例电磁铁电感测量暂态过程

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比例电磁铁动态实验与建模仿真

液压与气动 2015年第9期 1-5页

作者：徐兵陆振宇张军辉苏琦浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室

通过电磁铁特性测试平台,采用简单的实验测试电路,完成了对电磁铁动态阶跃响应的数据采集工作。将电磁铁简化为电阻与非线性电感的串联模型,处理实验数据得到电磁铁的磁滞回线。通过优化等效电阻的方式,使磁滞回线满足电磁铁模型参数拟... 详细信息

通过电磁铁特性测试平台,采用简单的实验测试电路,完成了对电磁铁动态阶跃响应的数据采集工作。将电磁铁简化为电阻与非线性电感的串联模型,处理实验数据得到电磁铁的磁滞回线。通过优化等效电阻的方式,使磁滞回线满足电磁铁模型参数拟合要求,并进行了模型参数拟合。参数拟合过程中,将等效电感电压VL与耗散电流id之间的关系,简化为一阶系统,从而简化了模型拟合的过程。

关键词：比例电磁铁非线性电感磁滞回线建模仿真

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比例电磁铁特性测试系统研究

液压与气动 2019年第12期43卷 119-124页

作者：翁之旦雷蕾蔡红旭王世杰袁堂波金波宁波华液机器制造有限公司浙江宁波315131 浙江大学机械工程学院浙江杭州310027

比例电磁铁的静、动态特性与电液比例阀的工作点匹配有着紧密联系,其动态响应性能在高精度、高频响的液压控制系统中更是至关重要。为获取完整的电磁铁性能指标,根据相关标准研制了比例电磁铁特性测试系统。采用滚珠丝杠和步进电机构成... 详细信息

比例电磁铁的静、动态特性与电液比例阀的工作点匹配有着紧密联系,其动态响应性能在高精度、高频响的液压控制系统中更是至关重要。为获取完整的电磁铁性能指标,根据相关标准研制了比例电磁铁特性测试系统。采用滚珠丝杠和步进电机构成高精度进给平台,通过多功能数据采集卡完成数据采集和驱动控制,并基于LabVIEW开发环境下的生产者/消费者模式搭建测试系统的上位机软件,最终实现电磁铁静、动态特性的自动测试与分析。实验结果表明,该测试系统功能全面,测试结果准确,能为比例电磁铁的研究设计提供实验支撑。

关键词：比例电磁铁静、动态特性 LabVIEW 测试