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高速强力电磁铁的设计与仿真

发布日期:2020-05-27 22:22

  高速强力电磁铁是电控高压燃油喷射系统的关键执行器之一,它的快速响应特性决定电磁阀的性能。研究电磁铁的结构和工作特性,对于电磁铁的设计和制造具有重要的意义。 传统的电磁铁设计方法是运用磁路计算的方法,这种方法的优点在于模型简单,计算耗时少,但由于忽略了铁磁材料磁化过程的非线性和结构之间的漏磁,设计结果有较大的误差。本文首先运用磁路计算的方法得到电磁铁初步的结构参数,然后结合电磁铁的静态磁场的有限元计算,对电磁铁结构进行了优化,并研究了某些结构参数对电磁铁静态特性的影响,对电磁铁的设计具有指导意义。 高速强力电磁铁在工作过程中的磁场是瞬态变化的,需要重点研究电磁铁在瞬态励磁过程中的电磁特性。本文通过有限元仿真的方式模拟计算了电磁铁模型在瞬态励磁过程中的电磁特性,研究表明在瞬态励磁过程中涡电流和电磁场的趋肤效应对电磁铁的性能有很大影响,需要采取增加铁心电阻的措施,减小电磁铁的涡电流和趋肤效应。 为提高电磁铁的铁心电阻,可以分别采取两种措施:选用高电阻率的软磁复合材料,或采用绝缘叠片结构的铁心。对这两种改进设计后的电磁铁建模并进行有限元仿真计算,对结果的分析表明这两种提高铁心电阻的方法可以显著地减小电磁铁在瞬态励磁过程中的趋肤效应,较大地提升电磁铁的瞬态性能。

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