高速开关电磁阀的研究及测试

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基于AMESim的电磁高速开关阀动静态特性研究.

68液压与气动2010年第2期基于A MESi m 的电磁高速开关阀动静态特性研究苏明, 陈伦军1, 21Dyna m ic Characteristic Research ofH i gh Speed On -off Solenoi dV al ve Based on AMES m iS U M i n g , C H E N Lun -jun1, 21(1. 贵州大学机械工程学院, 贵州贵阳 550003; 2. 贵州省机电研究设计院, 贵州贵阳 550003摘要:在分析电磁高速开关阀磁路及机液结构的基础上, 采用AMES i m 建立了电磁高速开关阀模型, 基于该模型在不同占空比及不同工作频率情况下进行了仿真, 分析了P WM 信号、电流、阀芯位移关系, 从控制角度提出了改善电磁高速开关阀性能的思路。

关键词:AMES i m ; 电磁高速开关阀; 动态模型; 仿真中图分类号TH 137 文献标识码:B 文章编号:1000-4858(2010 02-0068-051 引言电磁高速开关阀作为一种流体控制的新型控制元件, 采用P WM 控制方法, 可容易与计算机接口直接相连, 实现计算机技术与流体控制技术的良性有机结合, 进行液压系统的直接数字控制。

同比例阀、伺服阀等相比, 电磁高速开关阀且具有结构简单、抗污染能力强等特点。

电磁高速开关阀涉及机、电、磁、液多种领域知识, 很难建立其精确数学模型, 而且流体脉宽调制P WM 控制系统是一类本质非线性控制系统, 由于流体控制阀的响应速度限制, 调制频率不可能很高, 系统的分析[5]和设计比较困难。

法国I M AG I N E 公司于1995年推出的专门用于工程系统建模、仿真及动力学分析的AM ES i m 软件, 为流体动力、机械、热、电磁、控制等工程系统提供了一个完善的综合仿真环境及灵活的解决方案, 具有丰富的模型库, 可以采用基本元素法按照实际物理系统来构建自定义模块或者仿真模型, 而不需要去推导复杂的数学模型, 这可使研究人员将更多精力投入到实际物理模型的研究当中。

电磁阀的检查方法

电磁阀的检查方法电磁阀的检查方法电磁阀是确保自动变速器正常工作的一个重要的电器执行元件，不同的电磁阀状态对应不同的档位，其工作状态直接影响到自动变速器的工作状态，所以对电磁阀的检查也是自动变速器维修过程中的一个必不可少的环节。

电磁阀的检查大致可分为三种：■静态检查静态检查是指点火开关OFF时，测量电磁阀的电阻值，如图所示，用万用表的笔尖与电磁阀的插针相连，观察仪表屏幕上显示的阻值，若大于额定值，说明电磁阀线圈老化；若低于额定值说明线圈匝间短路；若无限大，说明电磁阀线圈开路，这些情况说明电磁阀已经失效，必须予以更换。

■动态检查动态检查是指模拟电磁阀的实际工作过程，以一定的气压代替油压，通过对电磁阀不断的人为激励，检查电磁阀的阀芯运动是否顺畅，密封性是否良好。

如图所示，用气枪将一定的气压通过锥型橡胶头施加在电磁阀的工作油孔上，按压控制开关使电磁阀反复的通断，观察泄油口处气流的流通变化情况，若气流始终存在，说明电磁阀密封不良；若一直无气流，说明电磁阀堵塞卡死；若气流的通断不合规范，说明电磁阀偶发性卡滞；若气流随电磁阀的动作而变化，说明电磁阀正常。

前三者的检查结果，均说明电磁阀的内部已经发生了磨损，在维修过程中必须予以全部更换。

★强调一点，加电测试前必须要清楚电磁阀的特性和类型，即分清哪个是换档电磁阀，哪个是调压电磁阀，因为调压电磁阀的阻值一般都很小，直接加12V的电源，易造成电磁阀损坏，在测试时，可在调压电磁阀的电器回路串联一个几十欧姆的电阻，对流经电磁阀的电流进行限制，这样可确保万无一失。

★自动变速器所使用的电磁阀，为湿式电磁阀，在长时间的工作过程中，所产生的大量热能被ATF油液带走，所以电磁阀的温度由于不间断的循环冷却而不会出现突变，而在加电测试时，电磁阀缺少了必要的冷却，自身温度会快速的升高，所以这种测试的时间要严格的加以控制，不能太长。

■热态检查前两项检查，并不能百分百的说明问题，大量的维修实例已经证明，某些电磁阀在前两项检查皆正常的情况下，进入热工况时却表现失常、难尽人意，制造出某些使维修工作陷入困境的奇怪故障现象。

高速电磁阀的原理

高速电磁阀的原理
高速电磁阀是一种常用的控制元件，广泛应用于工业自动化系统中。

它通过电磁力的作用来控制流体的开关，实现流体的控制和传递。

高速电磁阀的工作原理如下：
1. 结构组成：高速电磁阀由电磁铁、阀体和阀芯组成。

电磁铁通电时会产生磁场，通过磁力来控制阀芯的运动，从而控制阀体的开启和关闭。

2. 电磁线圈：电磁线圈是高速电磁阀的核心部件，它由绝缘线圈和铁芯组成。

当通过电源施加电流时，电流会通过线圈，产生磁场。

磁场的强弱取决于电流的大小。

3. 阀芯运动：高速电磁阀的阀芯是铁芯和密封件组成，平时处于关闭状态。

当电磁线圈通电时，产生的磁场会吸引铁芯，使其向线圈方向移动，从而打开阀门。

当电磁线圈停电时，铁芯会恢复原位，由于密封件的作用，阀芯再次关闭，并阻断流体通过。

4. 流体控制：高速电磁阀通过阀体的开启和关闭来控制流体的通断。

当阀芯打开时，流体可以顺畅通过，实现通流；当阀芯关闭时，密封件会与阀体接触形成封闭状态，从而阻止流体通过。

5. 控制信号：高速电磁阀的开启和关闭是通过电源对电磁线圈通断来实现的。

通常，控制电源的电压大小和频率可以调节，从而控制阀芯的运动速度和频率，实现对流体的精细控制。

综上所述，高速电磁阀通过电磁力驱动阀芯的运动，从而控制流体的通断。

其工作原理简单、结构紧凑，具有响应速度快、控制精度高等特点，因此被广泛应用于各种工业自动化领域。

第二章电磁阀电磁特性研究(最终)

第二章电磁阀电磁静态特性研究图2－1所示为自主开发的电控单体泵电磁阀结构示意图。

它采用E 型电磁铁驱动，其工作过程分为四个阶段。

1）关闭过程电控单元在特定时刻发出控制脉冲给电磁阀驱动模块。

驱动模块提供高的峰值驱动电压驱动电磁铁工作，电磁铁产生电磁吸力，当电磁吸力大于起始运动阻力时，衔铁带动阀杆一起上升，关闭电磁阀。

2）闭合状态电磁阀完全闭合后，驱动模块通过脉宽调制，将线圈电流降低到维持电流处，在保证电磁阀可靠闭合的同时，降低系统功耗。

此时，喷油泵柱塞上升运动使喷射系统中燃油压力急剧升高，当嘴端压力大于喷嘴开启压力时，针阀打开，喷射开始。

3）开启过程当控制脉冲终止，驱动电压消失，电磁作用力迅速消失，在回位弹簧作用下，衔铁铁和阀杆向下运动，电磁阀打开。

在开启过程中，高压燃油经过阀口回位弹簧单体泵泵体图2－1 电控单体泵电磁阀结构示意图快速卸流，喷射终止。

4）全开状态电磁阀完全打开，喷油泵柱塞即使继续上升，燃油也只是经全开的阀口高速泻流。

电磁阀的快速关闭有利于保证喷射定时准确和迅速形成高压；快速开启有利于保证燃油喷射系统中的高压的快速切断和稳定卸载，因此，应用于电控燃油喷射系统的高速强力电磁阀应具有良好的快速响应性能[16][17][18][19]。

这要求电磁铁在一定空间的限制下产生足够大的电磁力。

要达到这个目的，首先要研究电磁铁结构参数对电磁铁电磁静态特性的影响，在此基础上优化电磁铁设计，其次要研究电磁铁驱动参数对电磁铁动态特性的影响，在此基础上合理匹配电磁铁驱动参数。

2.1 实验装置和实验方法实验装置在原有电控单体泵基础上直接改装而成。

通过测量阀杆位移来确定阀杆的运动。

在阀杆底部固结一个测试芯棒，以将阀杆的运动反映给位移传参考脉冲转角脉冲控制脉冲线圈电流电磁阀升程图2－2 电磁阀工作过程1234感器。

测试芯棒由铝制成，以减少运动质量。

升程传感器采用电涡流位移传感器。

当带有高频电流的线圈靠近被测金属时，线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属的表面上产生电涡流。

电磁阀耐久性试验报告

电磁阀耐久性试验报告本文介绍了一项针对电磁阀耐久性的试验报告。

该试验旨在评估电磁阀在长时间使用过程中的性能和可靠性。

试验方法：1. 试验样品选择：从批量生产的电磁阀中选取一定数量的样品进行试验。

确保样品代表性和随机性。

2. 试验条件设置：将选定的电磁阀样品安装在适当的测试装置上，如流体传导系统中。

试验环境设置在恶劣工况下，例如高温、低温、高湿度、低湿度、高压力、低压力等。

3. 试验参数记录：在试验过程中，监测和记录关键参数，如开关次数、开关速度、电压、电流、温度变化等。

4. 试验时间设定：根据实际应用场景和要求，设定一定的试验时间。

一般情况下，耐久性试验时间应足够长，以达到可靠性评估的目的。

5. 试验过程监测：通过观察样品的运行情况、使用寿命、性能劣化等现象，监测并记录样品的耐久性能。

6. 故障分析：如果试验过程中发生故障，对故障进行分析并记录。

分析故障原因，包括材料疲劳、设计不合理、制造工艺不良等。

7. 结果统计与分析：根据试验数据和记录，对结果进行统计和分析。

计算样品的平均寿命、失效时间分布、失效率等，以评估电磁阀的耐久性能。

8. 结论：根据试验结果，对电磁阀的耐久性进行评价和总结。

根据评价结果，得出结论和建议，提出改进措施。

9. 报告撰写：根据试验过程、结果和结论，撰写电磁阀耐久性试验报告。

清晰地描述试验过程，准确地总结试验结果，并给出合理可行的建议。

通过以上试验方法，可对电磁阀的耐久性进行科学的评估和验证。

这项试验能够为电磁阀的设计、生产和使用提供重要参考和依据，以确保其在实际应用中的可靠性和稳定性。

万用表检查电磁阀的方法

万用表检查电磁阀的方法
使用万用表检查电磁阀是一种常见的方法，可以帮助确定电磁阀是否正常工作。

以下是一般的检查步骤：
注意：在进行任何电气检测之前，请确保断开电源，以防发生电击或其他意外。

1.断电：首先，确保与电磁阀相关的电源已经断开。

这是为了确
保安全，并防止对设备和人员造成损害。

2.选择适当的测量模式：使用万用表选择适当的测量模式。

通常，
电磁阀是一个电磁设备，因此需要选择电阻（ohms）测量模式。

3.连接测试leads：将测试引线连接到电磁阀的电气连接点上。

电磁阀通常有两个电磁线圈的连接点，这些点是电磁阀的控制
端。

确保引线的连接牢固，不会脱落。

4.测量电阻：在连接引线的情况下，使用万用表测量电磁阀的电
阻。

正常情况下，电磁阀的电阻值应该在一定的范围内，具体
取决于电磁阀的型号和规格。

如果电阻值超出了正常范围，可
能表示电磁线圈存在问题。

5.检查开关功能（可选）：如果电磁阀是一个多通道的控制阀，
你可能还需要检查阀的开关功能。

在这种情况下，你可以将万
用表设置到电压（volts）模式，并在电磁阀的控制端之间进行
测量，以检查在电磁阀被激活时是否有电压。

6.比较结果：将测量结果与电磁阀的技术规格进行比较。

如果测
量结果不在规格范围内，可能需要考虑更换或修理电磁阀。

这些步骤提供了一般的检查方法，但具体的步骤可能会根据电磁阀的类型和制造商的建议而有所不同。

在进行检查之前，请查阅电磁阀的技术手册或生产商提供的说明。

如果不确定，最好请专业人员来进行检测和维修。

高速电磁阀驱动控制策略的研究

ｅｇｏｕｐｉｎｇｅｔｙｒｙｃｎｓｍｔｏｒａｌ．Ｋｅｒｓｓｌｎｉａｖ；ｌｓｗｉｔｏｕａｉｎｔｒｉｇｐｏｎｙｗｏｄ：ｏｅｏｄｖｌｅｐｕｄｈｍｄｌｔｏ；ｕｎｉｔｎ
ｃｎｒｌｗａｄｅｔｔｔｇｆｌｗ— ｏｔｇｉｔｉｎｏｒａｉｅｆｓｐｅｎｎｌｉｏｅｏｉａｖｎｏｓｖｅｅｅｇｏｔｏｓａｄｄａｈｅｓａｅｏｏｖｌａｅｍａｎａｎｉｇｔｅｌｚａｔｏｎｉｇａｄｃｏｓｎｇｏｆｓｌｎｄｖｌｅａｄｔａｎｒｙｃｎｓｍｐｔｎｉｈｅｍｅｎｉｅＴｈｄａｔｇｆｔｅｃｒｕｉｉｈｔｏｎｉｇｏｏｌｎｉａｖ，ａｎａｎｎｇｃｒｅｔＷＭｉｎｌｆｅｏｕｉｎｔａｔｍ．ｅａｖｎａｅｏｈｉｃｔｓｔａｐｅｎｆｓｅｏｄｖｌｅｍｉｔｉｉｕｒｎ，Ｐｏｓｇａｒ—
过热，当阀门打开后应迅速控制线圈电流降低到一
Ａｂｔａｔｎｒｄｔｎｗａｄｏｔｅｐｉｉｅｏｉｇｌｏｕｍｐｈｇｐｅｄｓｌｎｏｄｖｌｅｄｉｅｃｒｕｉ．ｅｃｒｕｔａｏｅｓｒｃ：ＩｔｏｕｃｉｓｍａｅｔｈｒｎｃｐｌｆｓｎｅｂｄｙｐｏｉｈｓｅｏｅｉａｖｒｖｉｃｔＴｈｉｃｉｄｐｔｄ
电工电．（０Ｎ．＿２１ｏ７【１）

电磁阀检验标准资料

密级：NB 宁波奥克斯电气有限公司企业标准 Q/AUX J09.20.040—2004

电磁阀检验标准

2004-02-25发布 2004-03-10实施宁波奥克斯电气有限公司发布

Q/AUX 前言为使电磁阀的检验过程有据可循，从而有效地控制电磁阀的质量，特制定本检验标准。本标准由宁波奥克斯电气有限公司研发中心提出并归口。本标准起草单位：宁波奥克斯电气有限公司研发中心。本标准起草人：蒋建军、宗永莉。本标准2004年首次编制。电磁阀检验标准 1 范围本标准规定了电磁阀的技术要求、检验方法和标志、包装、运输、存储。本标准适用于奥克斯电气有限公司的电磁阀进货检验。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T2423.3-1993 电子电工产品基本环境试验规程试验Ca：恒定湿热试验方法 GB/T2423.17-1993 电子电工产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法

3 结构与基本参数 3.1 一般结构电磁阀主要由阀体及线圈部件两部份组成，各部分结构尺寸按图纸检验。 3.2 材料 (1)阀体为C3604黄铜材料：芯铁、封头为不锈软磁材料；管座为不锈钢材料。 (2)线圈部件由耐热级为180℃的漆包圆铜线绕制而成，该漆包线具有优异的耐溶剂和优良的电气性能，线圈包覆物由不饱和树脂压制而成。 3.3 基本参数 3.3.1 电源：AC220V、50Hz。 3.3.2 电压变化：额定电压的85％-—110％范围内波动正常工作。 3.3.3 适用介质：R12、R22、R134a、R502、R600a。 3.3.4 适用介质温度：-20℃～+120℃。 3.3.5 适用环境温度：-20℃～+55℃，相对湿度小于95％。 3.3.6 最高工作压力：3.0Mpa。 3.3.7 动作方式：长期连续工作。 3.3.8 安装方向：线圈朝上，阀体垂直安装。

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文章编号:

1000-0925(2004)01-038-05

250010

高速开关电磁阀的研究及测试刘兴华,李广荣(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081)

ResearchandTestofHighSpeedSwitchElectromagneticValveLIUXing2hua,LIGuang2rong(SchoolofmechanicalandVehicleEngineering,BeijingInst.ofTechnology,Beijing100081,China)

Abstract:Thehigh2speedswitchelectromagneticvalveisakeyequipmentintheelectromagneticcontrolsys2

tem,whoseperformancewillinfluencethewholeelectromagneticcontrolsystemgreatly.Inthispaper,anewkindofhigh2speedswicthelectromagneticvalvewithtwoloopsisdesignedandtested.Someadviseinthedesignofelec2tromagneticvalvearegivenanditsapplicationtothecontrolsystemisintroduced.

摘要:高速开关电磁阀在电磁控制系统中是一种结构简单、易于实现计算机控制的关键控制元件,它的性能指标对整个电液系统有很大的影响。本文设计了一种新型的双线圈结构的高速开关阀,并对其性能进行了测试和研究,给出电磁阀设计过程中需注意的几点建议,最后,

给出了电磁阀在电控系统中的应用方法。关键词:内燃机;电磁阀;测试;特性KeyWords:I.C.Engine;ElectromagneticValve;Testing;Characteristic中图分类号:TK406 文献标识码:A

1　概述随着微电子技术的飞速发展,以机、电、液三位一体为特征的高速数字液压技术也得到了迅速发展,高速数字开关阀(HSV)是该技术成功应用的一个典范。以HSV为核心的执行器具有快速响应、低成本、抗污染的特点,其应用范围和领域正在不断地扩展。在现代高压开关设备中,电磁阀的响应时间直接影响着整个系统的性能。因此,分析与设计一个快速开关的电磁阀,对于进一步提高液压机构的性能具有重要意义。电磁阀的响应时间受电、磁、机三项因素影响,

如要缩短动作时间,无非是增加电磁力,减小各种机械阻力,减少电与磁的过渡过程时间等三项措施。因此,在设计电磁阀时,必须深刻了解影响其动作时间的各种因素及其相互制约关系。高速开关电磁阀的开关速度是决定阀性能的主要标志。电磁阀在开

关时的阻力直接影响阀的开关时间,因此设计中尽可能的减小阀芯所受的各种阻力。电磁阀的运动过程可分为两个阶段,预运动阶段t1和运行阶段t2[3]。t1为动铁芯预动时间,即从线圈得电至动铁芯刚开始起动这一阶段时间;这段时间是由于电与磁的惯性,即由电磁暂态现象引起的滞后时间,这时间决定于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧反力大小。t2为动铁芯运动时间,即从动铁芯开始运动至阀门全打开(或全关闭)所经历的时间,这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。本文以北京理工大学设计的滑阀式结构高速开关电磁阀为基础,对其进行工作特性研究。

2　高速开关电磁阀的结构和原理设计的高速开关电磁阀采用了圆柱滑阀式两位三通结构(如图1)。使用一种含少量铝的铁硅合金

收稿日期:2003206230

作者简介:刘兴华(1963-),男,副教授,主要研究方向为内燃机电子控制及排放,E2mail:lxh@bit.edu.cn。

第25卷(2004)第1期内　燃　机　工　程　NeiranjiGongcheng

Vol.25(2004)No.1

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net材料,它具有高的起始磁导率和最大磁导率,可以产生较大的电磁吸力。铝的加入使合金电阻率增加、降低涡流损耗,并减小电阻温度系数,合金耐磨性增强,比重下降,这可以减小阀芯的质量[3]。电磁阀两端采用双线圈结构,取消复位弹簧,消除了因弹簧阻尼带来的机械延时和电磁阀寿命降低。阀芯上采用开平衡槽方法,消除液压卡紧力。在一个工作周期中,前半周期电磁阀一端(如A端)通正向电流产生电磁吸力,另一端(B端)提前通反向电流消除上一周期因大电流引起的剩磁;后半周期与前半周期正好相反。增加驱动电流可使电磁线圈中的电流变化率增大,有利于提高电磁阀的响应速度。但在高电压、大电流的驱动下,如果不及时切断电源,会造成铁芯的深度饱和,线圈温升过高和能耗过大。所以电磁阀每一端的PWM控制电路保证高压开启,靠剩磁维持吸合状态,但在释放时对剩磁的处理就很有必要,否则影响电磁阀的关闭时间。

图1　电磁阀结构原理图1.线圈　2.进油口　3.线圈骨架　4.端盖　5.线圈骨架6.线圈　7.阀芯　8.回油口　9.垫片　10.出油口11.线芯

3　试验原理当电流通过电感元件时(本试验为线圈)产生电

磁场,它将进一步磁化阀芯,从而在阀芯和铁芯之间产生电磁力。控制电路产生不同脉宽的PWM信号,保证电磁阀高电压开启,千分表测出阀芯的工作气隙。当通过调节螺母拉开阀芯时(图2),它们之间变化的电磁力可以通过拉力传感器测出。本试验电磁阀总成近似拍合式电磁铁,工作气隙不大,气隙内的磁场近似均匀分布[1],当忽略铁芯磁阻的影响,铁

芯磁压降可忽略不计,则Φδ=NINΛδ,根据能量守

恒fm=-IdΦ2dδ得:

fm=-

(IN)

dΛ

2dδ

图2　电磁阀试验原理式中,IN为激磁线圈磁势,A;Λδ为工作气隙磁导,

H;δ为工作气隙长度,m;f

为平均电磁力,N。

如果工作气隙的磁压降为Umd,Λδ=1Rδ那么电磁力也可以表示为[4]:

fm=-(Umd)2dΛδ2dδ=

Φ2δdRδ

2dδ

当铁芯不饱和时,Umd≈IN,气隙磁阻R

δ=

δμ0A

,代入上式得:

fm=

(IN)2μ

2δ2

当IN为常数时,f

m=f(δ)为二次双曲函数,

实

际上导磁体总会有磁阻,也会产生磁压降,所以U

并不是常数,而是随气隙δ减小而减小,而δ减小

时,磁通会增加,铁芯磁路磁阻将增加,磁压降也随之增大,因此实际的静吸力特性在δ较小时(图3),

将偏离双曲线2,如图曲线1所示。当IN增加时,

曲线将向上移。通过分析电磁铁的静吸力特性知,电磁力对阀芯的吸力随距离的增加而减小。当电磁阀一端通过电流将阀芯吸合时必须克服剩磁力、液压卡紧力、稳态液动力、瞬态液动力、粘滞阻尼力。测试时电磁阀阀芯的运动间隙为1mm,如果将电磁阀1mm处的

4　试验结果表1为电磁阀通过不同的电流时,电磁吸力随气隙变化的测试结果。通过试验证明它们之间的关系符合电磁铁的吸力特性。当阀芯在有没有剩磁时,安匝数与电磁力近似平方关系。如果在电磁铁的另一端提前加反向电流,电磁铁阀芯的剩磁将消去,这时电磁力特性曲线应是没有剩磁的曲线。

表1　电磁阀通过不同电流时电磁吸力随气隙的变化　N

X,mm

00.10.20.30.40.5

1A3.732.832.291.91.421.292A14.9011.098.426.475.114.15

X,mm

0.60.70.80.91.01.2

1A1.131.071.020.890.830.742A3.503.072.712.412.131.76

通过MATLAB对以上试验结果拟合,得到电磁力随气隙大小变化曲线函数:

F(X)=

αμSN

2×107

2(X2+5X+1.2)

式中,F(X)为电磁力大小,N;X为气隙大小,mm;

N为安匝数变化倍数,安匝数基数为100;S为吸合面积,m

2;μ为比磁导,4π×10-7

H/m;а为修正系

数0.8～1。

根据试验数据拟合的函数符合电磁铁静吸力特性曲线,在使用过程中可以根据电磁阀的结构和铁磁材料选修正系数。通过示波器得到电磁阀开始运动的时刻,如果不考虑摩擦力,可以通过运动学公式和解高阶微分方程求得阀芯的响应时间。从控制理论考虑,提高电磁阀响应速度的方法为:减小阀芯质量,增加安匝数。但是减小阀芯的质量,一方面减小了吸合面积,另一方面稳定性下降;增加安匝数,一方面线圈易发热,功耗增加,另一方面增加了电感,

电流上升较慢,使电磁阀响应速度变慢。

5　动态特性根据电磁吸力与激磁电流之间的关系可知,激磁电流越大,电磁吸力也就越大,电磁阀的响应速度越快,其控制精度越高。而电磁线圈上的电感阻碍了电流达到其最大值的时间,由电压平衡方程:U=

IR+Ldi

可知,增加驱动电压可使电磁线圈中的电

流变化率增大,有利于提高电磁阀的响应速度。但在高电压、大电流的驱动下,使衔铁吸合后,如果不及时切断电源,会造成铁芯深度饱和、线圈温升过高、能耗过大。此外由于我们设计的电磁阀采用双线圈驱动,应在衔铁吸合前不久就马上切断电源,靠剩磁维持吸合状态,但在释放时对剩磁的处理就很有必要,否则影响另一个线圈的吸合时间。因此我们设计的驱动电路是PWM高电压大电流驱动电路附加反向消磁电路。5.1　静吸力特性在理论上电磁力的大小与气隙大小为二次双曲函数,实际上电磁力受诸多因素的影响,只有通过试验来测量电磁力的大小,测量方法按图2。由于不同电流下电磁力和剩磁不同,所以电磁力随气隙变化的曲线不同(如图4

)

5.2　流量特性空载流量特性是高速开关电磁阀重要的特性,

反映阀对整个系统的控制能力。理想开关阀的瞬时流量为:

Q=0 t=0CA2ΔP

ρ 0≤t≤t

≤t≤T

一个周期内的平均流量为:Q=CA2ΔPρ・D

(如图5),式中:D

为占空比,当开关阀的压差不变