摘 要

汽车电子稳定控制系统（ESC，Electronic Stability Control）是汽车主动安全技术中的核心技术，它能在各种工况下，通过判断车辆是否处于转向过多或转向不足等状态，对发动机扭矩进行调节或进行主动地调节，从而保证汽车的主动安全性能。电磁阀是ESC液压控制单元（HCU，Hydraulic Control Unit）的主要部件。在传统的ESC产品中，HCU中的电磁阀大多采用开关控制。采用线性线性控制的电磁阀有无数种不同的位置状态，它可以从关闭状态连续变化到开通状态，其开度大小是连续可变可控的，系统就可以通过改变对阀门的开度的调节来影响液体的流速，从而有效的调节轮缸里的制动压力。因此为了实现ESC对压力的精确控制，越来越多的厂家开始使用线性电磁阀。

本文采用了惯用的线性电磁阀的研究方法，首先了解了电磁阀的基本原理与特性，在此基础上，使用Anosft HFSS软件，运用有限元方法分析，对线性电磁阀进行电磁场的仿真计算，得出电磁阀工作过程中电磁力、电感、及液动力的变化曲线，在此基础上，再建立一个线性电磁阀的简单分析模型，分析了其动态特性，并通过优化相关的参数，实现对压力的精确控制。

本次毕业设计主要研究了汽车电子稳定控制系统中电磁阀的相关参数，得出线性电磁阀能实现电流与压差的线性关系的结论。在此过程中，仔细研究了电磁阀的原理特性，学习了电磁场的仿真工具，对有限元法的使用有了很大进步，虽然也存在一些不足之处，但是总体完成了设计所要求完成的工作。使用线性电磁阀，不仅能提高控制的舒适性，对于生产厂家来说，还能延长产品使用寿命，降低制造成本。

关键词：电磁阀; 有限元法；仿真；优化

Abstract

Vehicle electronic stability control (ESC electronic stability control) system is the vehicle active safety technology in the core technology, it can under various conditions, by judging whether the vehicle is in turning too much or understeer state, the engine torque of regulation or take the initiative to adjust, thus guaranteed that the automobile's active safety performance. Electromagnetic valve is ESC hydraulic control unit (HCU, hydraulic control unit) of main components. In the traditional ESC products, HCU electromagnetic valve most of the switch control. Using linear control solenoid valve has a myriad of different position, it can from the closed state changes continuously to the open state, the opening size is continuously variable control, the system can by changing the valve open degree to adjust the effect of liquid flow rate, in order to effectively adjust the wheel cylinder brake pressure. Therefore in order to achieve the precision control of pressure by ESC, more and more manufacturers began using linear electromagnetic valve.

The usual linear solenoid valve research method is adopted in this paper, first of all to understand the basic principle and characteristics of electromagnetic valve, on the basis of this, using Anosft HFSS software, using the finite element analysis method, the linear electromagnetic valve were the simulation of the electromagnetic field calculation, obtains the electromagnetic force in the working process of the electromagnetic valve, inductors, and fluid power curve, based on, and then set up a simple model for analysis of a linear electromagnetic valve, analyzes the its dynamic characteristics, and achieve precise control of pressure by optimization of the parameters related to the.

This graduation design mainly studies the vehicle electronic stability control parameters related to the system of electromagnetic valve, the obtained linear solenoid valve can realize the current and pressure difference of the linear relationship between the conclusion. In this process, and careful study of the principle characteristics of the electromagnetic valve, learning the electromagnetic field simulation, has made great progress in the use of finite element method, although there are some shortcomings, but the overall completion of the design are required to complete the work. The use of a linear electromagnetic valve, which can not only improve the comfort control, for manufacturers, but also to extend the product service life, reduce the manufacturing cost.

Key words: solenoid valve; finite element method; simulation; optimization

目录

第一章 绪论 2

1.1 课题背景及研究的意义 2

1.2 电磁阀国内外研究现状 3

1.3 课题主要研究内容 4

第二章 研究电磁阀所用软件和方法 4

2.1 电磁阀结构及工作原理 4

2.2 电磁场仿真软件的选择 7

2.3 总体研究思路 8

第三章 电磁阀的有限元分析 8

3.1 电磁阀的电磁场基本方程 8

3.2 电磁阀有限元模型的建立 10

3.3 电磁阀有限元模型计算 13

第四章 总体仿真及结果 19

4.1 电磁阀的数学模型 19

4.2 电磁力和电感 19

4.3 仿真结果与分析 21

4.4 电磁阀的优化 24

第五章 总结 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究的意义

电机泵动力旋转导向钻井工具及配套技术，是旋转导向可控偏心器中的重要组成部分。电磁阀是泥浆泵动力可控偏心器核心部件，旋转导向智能钻井系统能否正常工作最重要的因素就是电磁阀性能的好坏。原因是通过电磁阀的开合来完成泥浆泵动力的产生，同时通过控制电磁阀通断的时间也能完成泥浆泵动力的控制，因此研究电磁阀和对其性能的分析就显得重要。电磁阀是量大面广的磁性电器，既可用作气体、液体的控制开关，又是安全联锁保护系统中不可缺少的一部分。与其他执行器相比，电磁阀具有质尺寸小、样式多样、动作时间极快、电信号传输、便于与计算机连接等特点。因此，在工农业、运输业、航天航空业以及生活设施等各个方面均获得了广泛运用。随着航天技术的飞速发展，低功率、高精度、单一功能的微小卫星在航天领域日益受到重视，与传统的航天器相比有着结构简单、重量轻、体积小、功耗小、成本低等特点。从而对其相应的部件要求向微小型化发展。电磁阀用于航天器动力系统推进剂和高压气体供应的控制，是其重要的组成部分，有的航天器上的电磁阀多达几十个。因此，微型化、高压、响应快是电磁阀的研究重点。

机电一体化是当前技术发展的趋势，为了使微型计算机、程控器能与其刚组成机电一体化的系统，电磁阀向低功耗、小型化和轻型化方向发展。这种电磁阀电磁设计的前提条件就是精确的吸力计算和均匀的磁场分布。目前，电磁场数值计算技术在工程领域中的应用得到了迅速发展。有限单元法因几何适应性强、易于处理非线性、非均匀媒质等优点，已成为工程电磁场数值计算领域中最有效、应用最广泛的方法。