双线圈磁流变阀结构设计及电磁场仿真分析

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Structure Design and Electromagnetic Simulation for a Double-coilM agnetorheological ValveHU Guoliang。LI Haiyan，PENG Xun，YU Lifan，HUANG Min(School of Mechanical&Electronical Engineering，East China Jiaotong University，Nanchang Jiangxi 330013，China)Abstract：Due to the controlable characteristics of magnetorheological fluid，a double-coil magnetorheological valve(DMRV)with outer ring damping gap was proposed based on the traditional structure of single-coil MRV.The eletromagnetic simulation Was carriedout using Maxwell software，and the optimal distribution magnetic field lines and magnetic flux density were also obtmned.Furthermore，the DMRV with inner ring damping gap and annular ring damping gap was constructed to compare the distribution of magnetic field linesand magnetic flux density with the DMRV of outer ring damping gap.The magnetic flux density of these three DMRV Was also an alyzedunder different excitation current.Th e relevant results cal provide guidance to determine the optimal structures of the DMRV。

Keywords：Magnetorheological valve；Double-coil；Structure design；Electromagnetic simulation磁流变阀是磁流变器件的主要应用之-，近十年来-直得到业界和科研院所的关注和持续研究。-般来说，磁流变阀由-个导磁的阀体及安装在其中心的阀芯组成，在阀体内圆周面与阀芯外圆周面之间形成圆环形液流通道，通过改变作用于磁流变液流通道的磁场强度可以改变磁流变液的黏度，从而调节磁流变液的流动，达到对系统执行机构的相应控制。由于磁流变阀无相对移动部件、结构简单、运动可靠、通过电信号控制，控制方便且响应速度快，可弥补传统液压阀的不足，达到改善液压系统动、静态特性的目 。

新加坡南洋理工大学的 LI等对磁流变阀进行了有限元仿真分析，探讨了磁流变阀结构参数对磁场强度大小的影响 J。美国马里兰大学的OO等提出了- 种高效率的磁流变阀，响应频率可达 100 Hz ；韩国仁荷大学的NGUYEN等采用 ANSYS有限元分析方法对磁流变阀进行了优化设计 。爱尔兰都柏林城市大学的 GRUNWALD等对磁流变阀和磁流变阻尼孔进行了设计、仿真和实验分析研究 。西班牙的LEICHT等对磁流变阀进行了理论和实验分析，比较了宾汉模型、改进宾汉模型以及 Lord模型3种模式下磁流变阀的动态特性 -。国内重庆大学光电学院的王代华、艾红霞等提出了-种同时具有圆环形和圆盘形阻尼间隙的磁流变阀，并对其进行了电磁场仿真分析 。湖北工学院的陈钢等人将磁流变液用于减压阀的设计，给出了磁流变液减压阀的数学模型，并对新型减压阀进行了仿真研究 。桂林空军学院的张琳采用4个性能相同的磁流变阀组成对称和匹配的桥式结构对液压缸进行运动方向控制，并采用MATLAB数值模拟软件对该系统进行了建模仿真，初步分析了磁流变阀在液压控制系统中的应用 。

以上研究均是针对单线圈型磁流变阀进行的，作者在现有的单线圈磁流变阀基础上，提出-种双线圈圆环阻尼间隙磁流变阀结构，并对该磁流变阀进行电收稿 日期 ：2013-07-10基金项目：国家 自然科学基金项目 (51165005)；华东交通大学研究生创新资金资助项目 (YC2012-XO07)作者简介 ：胡国良 (1973-)，男，博士，副教授 ，主要从事流体传动及控制技术、智能材料理论及其应用等方面的研究与教学工作。E-mail：glhu2006###163.com。

· 110· 机床与液压 第 41卷环阻尼间隙的磁流变阀结构都较复杂，加工装配比较困难，精度要求和加工成本也较高♂合仿真结果综合考虑，选择外侧圆环阻尼间隙双线圈磁流变阀为最终设计结构。

4 结论设计了-种外侧圆环阻尼间隙双线圈磁流变阀，采用Maxwel电磁场仿真软件对磁流变阀进行了磁场仿真，得出了阻尼间隙处磁力线分布和磁感应强度大校对比分析了内侧圆环阻尼间隙双线圈磁流变阀及环形圆环阻尼间隙双线圈磁流变阀的磁力线分布及磁感应强度大小，同时比较了不同激励电流下的3种结构的双线圈磁流变阀的磁感应强度大校综合分析结果表明，外侧圆环阻尼间隙结构为最佳双线圈磁流变阀结构。