電磁直線執(zhí)行器的能耗分析及降耗散熱技術研究.pdf

1、電磁驅(qū)動配氣機構相比傳統(tǒng)發(fā)動機中的凸輪驅(qū)動配氣機構，能實現(xiàn)氣門運動規(guī)律在運行范圍內(nèi)的全柔性化調(diào)節(jié)，使得發(fā)動機以最佳性能運行在各工況下，可顯著提升發(fā)動機的動力性和節(jié)能環(huán)保性能。電磁驅(qū)動配氣機構的核心驅(qū)動部件為電磁直線執(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)動配氣機構的配氣系統(tǒng)能耗、高速運動下的適應性以及長時間穩(wěn)定工作的可靠性等，進而影響到發(fā)動機的動力性和燃油經(jīng)濟性。因此，對電磁直線執(zhí)行器的能耗及其降耗散熱技術的研究具有重要的理論

2、研究意義和實際應用價值。
　　本文以應用于一種新型發(fā)動機電磁驅(qū)動配氣機構的電磁直線執(zhí)行器為研究對象，通過理論分析、數(shù)學建模、仿真計算和試驗驗證相結(jié)合的方法對電磁直線執(zhí)行器的能耗及其變化規(guī)律進行了深入研究，并進一步探究了執(zhí)行器的降耗散熱技術。論文的主要工作和研究成果包括以下幾個方面:
　　(1)明確了電磁直線執(zhí)行器的能耗構成，建立了以銅耗和鐵耗為主的能耗數(shù)學模型。借助電磁場有限元仿真軟件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，對執(zhí)行器的電磁特性和能耗進行了仿真計算，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。
　　(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，并對影響執(zhí)行器能耗的重要因素展開了分析。為驗證電磁直線執(zhí)行器能耗仿真模型的準確性，提出了執(zhí)行器的堵動測試方案。搭建試驗測試臺架，開展了堵動測試試驗，并探究了堵動狀態(tài)下的鐵耗變化規(guī)律，最后將堵動測試的能耗數(shù)據(jù)與仿真計算結(jié)果相對比，吻合較好。<

4、br>　　(3)從電磁直線執(zhí)行器的結(jié)構改進和材料優(yōu)化等方面對其節(jié)能降耗方案進行了研究，提出了內(nèi)芯切槽、磁瓦拼接以及軟磁材料改進三種降耗方案，并對各方案的優(yōu)缺點及可行性進行了深入和細致地分析。在對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。通過仿真對比分析，驗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)動配氣機構的節(jié)能降耗奠定了理論研究基礎。
　　(4)從傳熱學理論出發(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-溫度場雙向耦合仿真模型，通過仿真計算分析了執(zhí)行器的熱分布及溫升變化規(guī)律，并進一步探究了環(huán)境溫度和對流換熱系數(shù)這兩個重要因素對執(zhí)行器溫升的影響。
　　(5)通過搭建試驗測試臺架，選用合理的測試儀器，對電磁直線執(zhí)行器的溫升進行了測試，并將測試試驗數(shù)據(jù)與溫度場仿真計算結(jié)果進行對比，驗證了電磁場-溫度場雙向耦合仿真模