基于Maxwell與Simplorer的電磁閥動態(tài)響應仿真

Maxwell中的Simplorer軟件是電路和其他求解場的一個耦合場平臺，他可以耦合電磁場和電路，溫度場和電路，本次以電磁閥為例，本身的場路耦合可以在Maxwell里的circuit實現(xiàn)，采用Simplorer進行聯(lián)合仿真主要是考慮以下兩點：

（1）Maxwell的circuit中元器件類型不全，比如穩(wěn)壓二極管；

（2）Simplorer中可以搭建電磁閥閥芯運動部分。

一、聯(lián)合仿真關鍵點

聯(lián)合仿真的關鍵點如下腦圖所示。

1. Maxwell部分

仿真部分必須包含motion，繞組的激勵必須設定為外電路，并且要設定運行與Simplorer耦合仿真。（Simplorer與twinbuilder是一樣的，新版叫twinbuilder）

2.耦合傳遞數(shù)據(jù)

Simplorer與Maxwell仿真是弱耦合的方式實現(xiàn)的，Maxwell向Simplorer傳遞的是電磁力，Simplorer向Maxwell傳遞的是位移。

3.Simplorer部分

質(zhì)量塊為運動部件整體的質(zhì)量，所有的力均作用在質(zhì)量塊到out的連線上，力的方向根據(jù)組件標記的紅點確定。

4.其他注意點

需添加電磁閥質(zhì)量塊限位，需添加初始力，彈簧需設定胡克系數(shù)。本部分在Maxwell內(nèi)進行motion設定時也有相應設定，但是與Simplorer聯(lián)合仿真時失效。

二、聯(lián)合仿真步驟

對于大部分仿真者來說，以上的關鍵點就能夠指導進行聯(lián)合仿真了，為了鞏固知識點，我們把軟件的一些截圖貼出來供大家參考

1、繞組激勵設定

繞組激勵類型設定為外電路。

2、耦合設定

需要允許Maxwell與twinbuilder進行瞬態(tài)聯(lián)合仿真。

3、在Simplorer中設定好link的Maxwell文件后，Maxwell中的機械部分變灰。

4、在Simplorer中設定link

5、鏈接Maxwell設計

選擇要鏈接的Maxwell設計文件。

6、在Simplorer中生成的電磁閥模型

可以看到在Simplorer中生成的電磁閥模型為四端口模型，其中電氣端口兩個，機械端口兩個。

7、電路、機械部分搭建

8、電路部分搭建

電路部分包括激勵電壓源，脈沖開關，續(xù)流回路。續(xù)流回路包括續(xù)流電阻，二極管與穩(wěn)壓二極管。其中的二極管為了防止繞組正向?qū)〞r續(xù)流回路導通，穩(wěn)壓二極管是為了斷電時，繞組電流快速降為0.

9、機械部分搭建

機械部分的參考資料并不多，我們經(jīng)過摸索才搭建了機械部分的模型。其中質(zhì)量塊模擬的都是閥芯質(zhì)量，在質(zhì)量塊的回路上增加了一個彈簧阻尼，閥芯限位，初始受力三部分。

10、仿真結(jié)果

通過Simplorer引入的聯(lián)合仿真實現(xiàn)了電磁閥動態(tài)仿真的目的，穩(wěn)壓二極管的加入可以在反電動勢與電流上看出發(fā)揮的作用（反電動勢在末端變化較快，電流下降更快）。

總結(jié)：基于Maxwell與Simplorer的電磁閥聯(lián)合仿真實現(xiàn)了電磁閥電路部分的自由創(chuàng)建與機械部分的自由創(chuàng)建。

文章來源于 丁二  哈爾濱工業(yè)大學 電氣工程碩士