基于有限元的一种永磁自锁阀设计

永磁自锁阀的设计往往涉及到永磁体参数、电磁参数和机械参数等多种因素，设计计算繁多，目前流行的参数化设计更是需要大量反复计算及结构尺寸的优化才能获得较佳的设计方案，但是采用传统设计方法繁杂、设计周期长，而且在实际投产前无有效的方法对所设计方案进行原理可行性验证和预期效果评估，本文采用有限元分析的方法尝试对所设计的自锁阀进行辅助设计、计算和分析，利用有限元分析软件对所选自锁阀方案进行了静态、动态计算和分析，并对研制的样机进行了实验研究。

阀芯对中状态对磁自锁阀静态吸力的影响

根据磁自锁阀的工作原理和结构特点,磁自锁阀的阀芯在永磁场作用下始终处于偏置状态。由于与阀体导向面挤压接触,增加了阀芯与阀体间的摩擦,导致磁自锁阀动作寿命短于直动螺管电磁阀,主要研究了磁自锁阀阀芯的对中状态对静态吸力的影响。首先,阐明了磁自锁阀工作原理及磁路设计特点;然后,在阀芯完全对中条件下,建立并对比了磁自锁阀的磁路分割法数学模型和磁场有限元仿真模型,计算得到阀芯所受静态电磁吸力;最后,改变阀芯位置,使阀芯处于偏心状态,仿真计算得到不同偏心距下的静态电磁吸力,结合阀芯表面的磁感应强度的变化情况得出影响规律。结果表明:阀芯在偏心状态下,会受到沿径向的侧向磁力作用,即永磁铁作用的侧向永磁力或线圈作用的侧向电磁力,侧向磁力随着偏心距的增加而快速增大。在阀芯表面沉积非金属膜层的工艺方法,可调节对中状态,有效减小侧向磁力,使磁自锁阀具有更长的动作寿命。