【摘要】：高速開關(guān)閥具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、抗污染能力強(qiáng)和成本較低等優(yōu)點(diǎn),高速開關(guān)電磁鐵作為高速開關(guān)閥的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換元件,其性能的好壞直接影響高速開關(guān)閥的工作特性,但由于設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法、生產(chǎn)工藝不成熟,材料特性不足,國內(nèi)應(yīng)用于高頻響和較大流量高速開關(guān)閥電磁鐵尚不能完全滿足使用要求。論文以球閥式高速開關(guān)閥用電磁鐵為設(shè)計(jì)對象,分析基礎(chǔ)理論,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù),仿真數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)驅(qū)動電路,對高速開關(guān)閥用電磁鐵動態(tài)特性進(jìn)行研究。針對設(shè)計(jì)頻率為100Hz,流量為10L/min的球閥式高速開關(guān)閥閥芯進(jìn)行受力分析,計(jì)算電磁力大小,對高速開關(guān)閥用電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行預(yù)算,通過仿真對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行修正,獲得滿足較好動態(tài)特性的高速開關(guān)閥用電磁鐵。有關(guān)各章節(jié)的內(nèi)容如下:第1章,概述高速開關(guān)閥用電磁鐵,闡述高速開關(guān)閥用電磁鐵國內(nèi)外研究進(jìn)展,概括本文研究的主要內(nèi)容以及意義。第2章,從電磁鐵理論知識出發(fā),介紹典型的高速開關(guān)電磁鐵和高速開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)和工作原理,對磁路和電磁場的理論進(jìn)行分析,建立高速開關(guān)電磁鐵的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,對其動態(tài)特性及其影響因素進(jìn)行分析。第3章,對球閥式高速開關(guān)閥用電磁鐵各個參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對鐵磁材料進(jìn)行介紹和分類,并以高速開關(guān)閥用電磁鐵的材料要求出發(fā)選擇鐵磁材料電工純鐵;分析球閥式高速開關(guān)閥閥芯受力情況,通過受力分析計(jì)算所需電磁力的大小,在行程確定的情況下,初步確定電磁鐵的各個參數(shù)。第4章,將電磁鐵在Ansoft Maxwell軟件進(jìn)行建模,仿真分析。以減少響應(yīng)時間為出發(fā)點(diǎn),對電磁鐵模型參數(shù)進(jìn)行修正。在不改變電磁鐵機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下,修正線圈匝數(shù)和激勵電壓兩個參數(shù),結(jié)果表明通過對以上兩個參數(shù)的修改,電磁鐵響應(yīng)時間得到大幅度縮短,高速開關(guān)閥用電磁鐵的動態(tài)特性得到較好改善。第5章,設(shè)計(jì)高速開關(guān)閥用電磁鐵的驅(qū)動電路,闡述不同形式的驅(qū)動模塊,介紹驅(qū)動電路的主要元件。最后總結(jié)全文的主要研究內(nèi)容以及研究成果,展望以后對于此課題需要進(jìn)一步研究的方向。
[Abstract]:High-speed switch valve has the advantages of simple structure, reliable operation, strong anti-pollution ability and low cost. As the electro-mechanical conversion element of high-speed switching valve, the performance of high-speed switched electromagnet directly affects the working characteristics of high-speed switch valve. However, due to the immaturity of the design theory, the design method, the production process and the shortage of the material characteristics, the solenoid applied in the domestic high frequency response and large flow rate high speed switch valve can not fully meet the requirements of application. In this paper, the solenoid used in ball type high speed switch valve is taken as the design object, the basic theory, structure parameters, simulation mathematical model, driving circuit are analyzed, and the dynamic characteristics of the electromagnet for high speed switch valve are studied. According to the design frequency of 100Hz and the flow rate of 10L/min, the valve core of the ball valve type high speed switch valve is analyzed, the electromagnetic force is calculated, the structure parameters of the high speed switch valve are budgeted, and the structural parameters are modified by simulation. The electromagnet for high-speed switch valve is obtained to meet the better dynamic characteristics. The contents of each chapter are as follows: in Chapter 1, the electromagnet for high speed switch valve is summarized, the research progress at home and abroad for high speed switch valve is described, and the main contents and significance of this study are summarized. Chapter 2, based on the theory of electromagnet, introduces the structure and working principle of typical high speed switched electromagnet and high speed switch valve, analyzes the theory of magnetic circuit and electromagnetic field, and establishes the dynamic mathematical model of high speed switched electromagnet. The dynamic characteristics and its influencing factors are analyzed. In chapter 3, the parameters of solenoid used in ball-type high-speed switch valve are designed. This paper introduces and classifies ferromagnetic materials, and selects ferromagnetic material electrician pure iron according to the material requirement of electromagnet for high speed switch valve, analyzes the force situation of ball valve high speed switch valve core, and calculates the required electromagnetic force by force analysis. In the case of travel determination, the parameters of the electromagnet are preliminarily determined. In chapter 4, the electromagnet is modeled and simulated in Ansoft Maxwell software. In order to reduce the response time, the parameters of the electromagnet model are modified. The two parameters of coil turns and excitation voltage are corrected without changing the mechanical parameters of electromagnet. The results show that the response time of electromagnet can be greatly shortened by modifying the above two parameters. The dynamic characteristics of high-speed switch valve electromagnet are improved. In chapter 5, the driving circuit of electromagnet for high speed switch valve is designed, and the main components of driving circuit are introduced. Finally, the main research contents and research results are summarized, and further research directions for this subject are prospected.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM574

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2291196