電磁直線執(zhí)行器的能耗分析及降耗散熱技術(shù)研究.pdf

1、電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)相比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律在運(yùn)行范圍內(nèi)的全柔性化調(diào)節(jié)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)以最佳性能運(yùn)行在各工況下，可顯著提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和節(jié)能環(huán)保性能。電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的核心驅(qū)動(dòng)部件為電磁直線執(zhí)行器，其能耗的高低和性能的優(yōu)劣將直接影響到電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的配氣系統(tǒng)能耗、高速運(yùn)動(dòng)下的適應(yīng)性以及長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作的可靠性等，進(jìn)而影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。因此，對(duì)電磁直線執(zhí)行器的能耗及其降耗散熱技術(shù)的研究具有重要的理論

2、研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以應(yīng)用于一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的電磁直線執(zhí)行器為研究對(duì)象，通過理論分析、數(shù)學(xué)建模、仿真計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法對(duì)電磁直線執(zhí)行器的能耗及其變化規(guī)律進(jìn)行了深入研究，并進(jìn)一步探究了執(zhí)行器的降耗散熱技術(shù)。論文的主要工作和研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)明確了電磁直線執(zhí)行器的能耗構(gòu)成，建立了以銅耗和鐵耗為主的能耗數(shù)學(xué)模型。借助電磁場(chǎng)有限元仿真軟件Ansoft Maxwell，建立了電磁

3、直線執(zhí)行器的二維和三維有限元仿真模型，對(duì)執(zhí)行器的電磁特性和能耗進(jìn)行了仿真計(jì)算，為電磁直線執(zhí)行器的能耗規(guī)律性研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)研究了電磁直線執(zhí)行器的能耗分布及變工況下的能耗變化規(guī)律，并對(duì)影響執(zhí)行器能耗的重要因素展開了分析。為驗(yàn)證電磁直線執(zhí)行器能耗仿真模型的準(zhǔn)確性，提出了執(zhí)行器的堵動(dòng)測(cè)試方案。搭建試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)架，開展了堵動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)，并探究了堵動(dòng)狀態(tài)下的鐵耗變化規(guī)律，最后將堵動(dòng)測(cè)試的能耗數(shù)據(jù)與仿真計(jì)算結(jié)果相對(duì)比，吻合較好。<

4、br>　　(3)從電磁直線執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和材料優(yōu)化等方面對(duì)其節(jié)能降耗方案進(jìn)行了研究，提出了內(nèi)芯切槽、磁瓦拼接以及軟磁材料改進(jìn)三種降耗方案，并對(duì)各方案的優(yōu)缺點(diǎn)及可行性進(jìn)行了深入和細(xì)致地分析。在對(duì)三種降耗方案綜合分析之后，提出了三種方案相結(jié)合的新方案。通過仿真對(duì)比分析，驗(yàn)證了新方案在提升電磁直線執(zhí)行器的電磁性能及降耗能力方面的優(yōu)異性，為電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的節(jié)能降耗奠定了理論研究基礎(chǔ)。
　　(4)從傳熱學(xué)理論出發(fā)分析了電磁直線執(zhí)行器內(nèi)部

5、的熱交換過程，借助有限元仿真軟件Ansoft Maxwell和Ansys Workbench，建立了電磁直線執(zhí)行器的電磁場(chǎng)-溫度場(chǎng)雙向耦合仿真模型，通過仿真計(jì)算分析了執(zhí)行器的熱分布及溫升變化規(guī)律，并進(jìn)一步探究了環(huán)境溫度和對(duì)流換熱系數(shù)這兩個(gè)重要因素對(duì)執(zhí)行器溫升的影響。
　　(5)通過搭建試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)架，選用合理的測(cè)試儀器，對(duì)電磁直線執(zhí)行器的溫升進(jìn)行了測(cè)試，并將測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)與溫度場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了電磁場(chǎng)-溫度場(chǎng)雙向耦合仿真模