低功耗比例電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為電液伺服/比例閥的核心部件，在國防及民用工業(yè)如航空航天、軍事、機(jī)床、礦山、冶金和工程機(jī)械等領(lǐng)域的電液控制系統(tǒng)中起著重要作用。隨著工業(yè)可持續(xù)發(fā)展節(jié)能要求的不斷提高，對比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的性能提出了更高更多方面的要求。降低比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的功耗，可以降低成本和線圈溫升，提高工作穩(wěn)定性，特別適用于航空航天、深海、野外等電力供應(yīng)不便領(lǐng)域工程中的應(yīng)用，是目前電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器研究的一個熱點(diǎn)。低功耗比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究將有助

2、于更好地滿足市場需求和可持續(xù)發(fā)展節(jié)能要求。
　　 本文以低功耗比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)為研究對象，采用理論分析、解析計(jì)算、數(shù)值仿真和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對低功耗比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。采用減小軸向非工作氣隙和引入雙徑向工作氣隙的低功耗策略，提出了低功耗耐高壓單向比例電磁鐵的新結(jié)構(gòu)；并在此低功耗策略的基礎(chǔ)上，采用永磁偏置磁通和控制磁通差動工作方式，提出了低功耗耐高壓雙向線性力馬達(dá)的新結(jié)構(gòu)；通過磁路分析

3、和磁場有限元仿真，分別闡述了結(jié)構(gòu)參數(shù)的作用機(jī)理及具體匹配關(guān)系。低功耗耐高壓單向比例電磁鐵的試驗(yàn)結(jié)果表明其額定行程為1.4mm，額定輸出力為96N，線性度高，滯環(huán)小，具有良好的動態(tài)特性，額定穩(wěn)態(tài)功耗僅為9.5 W，線圈溫升低。低功耗耐高壓雙向線性力馬達(dá)的試驗(yàn)結(jié)果表明其額定行程為±1 mm，額定輸出力為±100 N，具有10 N/mm的正磁彈簧剛度，線性度高，滯環(huán)小，具有良好的動態(tài)特性，額定穩(wěn)態(tài)功耗僅為8.3 W，線圈溫升低。作為低功耗耐高

4、壓單向比例電磁鐵的實(shí)例應(yīng)用，成功地研制了一種低功耗先導(dǎo)式溢流閥，并對其穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性進(jìn)行了仿真與試驗(yàn)研究。
　　 有關(guān)各章內(nèi)容分述如下：
　　 第一章從電液伺服/比例閥用電．機(jī)械轉(zhuǎn)換器和電磁閥低功耗技術(shù)應(yīng)用的角度出發(fā)，探討了低功耗比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展，分析總結(jié)了閥用電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和低功耗特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢。
　　 第二章基于動鐵式電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的功能轉(zhuǎn)換關(guān)系及其效率分析，概述了多種降低功耗的方

5、法；針對典型動鐵式比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了低功耗策略，并在單向比例電磁鐵和雙向線性力馬達(dá)的具體耐高壓結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。
　　 第三章建立了兩種低功耗耐高壓比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的磁路分析模型，分別得出了靜態(tài)輸出力表達(dá)式，初步分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)或磁路參數(shù)對靜態(tài)力特性的影響；建立了有限元數(shù)值分析模型，通過仿真詳細(xì)闡述了結(jié)構(gòu)參數(shù)的作用機(jī)理，結(jié)合磁路分析結(jié)果明確了兩種低功耗耐高壓比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)，并闡述了其工作特點(diǎn)；

6、分析研究了電磁機(jī)構(gòu)的能量損耗組成、成因，理論計(jì)算方法以及線圈溫升特性。
　　 第四章介紹了力特性測試系統(tǒng)的組成、原理、誤差分析和試驗(yàn)方法，分析了放大器性能及測試方法對測試結(jié)果的影響；基于搭建的力和位移特性測試系統(tǒng)，獲得了兩種低功耗耐高壓比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的靜動態(tài)特性試驗(yàn)結(jié)果，并與仿真結(jié)果作了對比；試驗(yàn)研究了兩種低功耗耐高壓比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的功耗及線圈溫升特性。
　　 第五章作為低功耗耐高壓單向比例電磁鐵的應(yīng)用實(shí)例，研制