直动电磁阀线圈温度场特性分析
电磁阀线圈温度预测建模及耐温性判断
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟电磁阀线圈温度预测建模及耐温性判断针对电磁阀的线性控制导致电磁阀控制线圈的温升进而影响电磁阀控制性能的问题，提出一种基于电磁阀内控制线圈温度预测模型的无传感温度测量方法。
该温度预测模型建立于能量守恒定律，利用控制线圈的温度实测数据和最小二乘法来优化模型参数，以电磁阀的实际线性控制指令来验证控制线圈的耐温性和电磁阀的控制性能。
结果表明，该温度预测模型能有效地计算出控制线圈的温升，实现了无传感线圈温度测量，为判断控制线圈的耐温性提供了有利的依据，为简化电磁阀控制单元的硬件结构提供了有效的手段。
引言目前，国内外车辆制动控制系统由刹车防抱死系统(ABS)发展到牵引力控制系统(TCS)，又进一步发展到车辆动态控制系统(VDC)。
其中ABS 已成为车辆标准装备；而VDC 以欧美、日本等发达国家为中心开始推广标准化，以此促进车辆主动安全系统，保证驾驶员的行驶安全。
随着ABS，VDC 等车辆制动控制系统的逐步普及，用户对车辆制动控制性能提出了两方面要求：一方面要求高度的制动性能，以保证车辆行驶的安全性；另一方面要求系统工作时的静肃性，以满足驾驶的舒适性。
为了满足上述要求，以电磁阀的线性控制来满足制动性能，并提高系统工作时的静肃性。
电磁阀的线性控制实现了线圈控制电流的连续性，同时也增加了控制线圈的导电时间，导致控制线圈的温度上升(简称温升)，其结果降低了电磁阀的控制性能和控制线圈的耐温性，最终影响车辆的制动控制性能。
因此，采用电磁阀的线性控制须正确把握控制线圈的温升，这对确保控制线圈的耐温性和电磁阀的控制性能具有重要的作用。
控制线圈的温度测量方法有热电偶法、热电阻法等。
这些方法的测量精度高，但需要较为复杂的硬件设备，使电磁阀控制单。
不同类型电磁阀有哪些特点和适用场合
不同类型电磁阀有哪些特点和适用场合电磁阀是工业控制系统中常用的执行元件，它通过电磁力来控制流体的通断，具有响应迅速、控制精确等优点。
根据不同的结构和工作原理，电磁阀可以分为多种类型，每种类型都有其独特的特点和适用场合。
直动式电磁阀直动式电磁阀是一种较为简单的结构，其工作原理是电磁线圈直接驱动阀芯运动，从而实现阀的开启和关闭。
特点：1、响应速度快：由于电磁力直接作用于阀芯，所以动作响应迅速，适用于对响应时间要求较高的场合。
2、结构简单：相对其他类型的电磁阀，直动式的结构较为简单，易于安装和维护。
3、压力范围较小：通常适用于低压力的流体控制系统。
适用场合：1、小型仪器设备：如小型的气动工具、实验室设备等，对流量和压力要求不高，但对响应速度有一定要求。
2、真空系统：在真空环境下，直动式电磁阀能够较好地实现流体的控制。
先导式电磁阀先导式电磁阀则是通过先导阀的先导作用来驱动主阀芯运动。
特点：1、适用压力范围广：能够在较高的压力下正常工作，适用于中高压的流体控制系统。
2、功耗低：由于先导阀的作用，主阀芯的开启所需的电磁力较小，从而降低了功耗。
3、流量较大：可以通过较大的流量，满足一些大流量的需求。
适用场合：1、工业自动化生产线：如大型的机械加工设备、化工生产装置等，对压力和流量有较高要求。
2、液压系统：在液压控制中，先导式电磁阀能够有效地控制液压油的流动。
分步直动式电磁阀分步直动式电磁阀结合了直动式和先导式的部分特点。
特点：1、既有直动式的快速响应，又能在一定程度上承受较高的压力。
2、可靠性较高：结构相对较为稳定，故障发生率较低。
适用场合：1、燃气控制系统：在燃气输送和控制中，能够确保安全可靠地控制燃气的通断。
2、暖通空调系统：调节冷媒或热媒的流量，保证系统的正常运行。
二位二通电磁阀二位二通电磁阀只有两个工作位置，即“通”和“断”。
特点：1、控制简单：功能明确，操作简单易懂。
2、成本较低：结构相对简单，制造成本相对较低。
直动式电磁阀研究报告
直动式电磁阀研究报告随着科技的不断发展，电磁阀在工业自动化控制领域中扮演着越来越重要的角色。
直动式电磁阀是一种常见的电磁阀类型，其结构简单、功能稳定、使用方便，因此在工业生产中得到了广泛应用。
本文将对直动式电磁阀进行研究，探讨其结构、工作原理、应用场景等方面的内容。
一、直动式电磁阀的结构直动式电磁阀的结构相对简单，主要由电磁铁、阀体、阀芯、弹簧等组成。
其中，电磁铁是直动式电磁阀的核心部件，其通过电流的作用产生磁场，进而控制阀芯的开启和关闭。
阀体是直动式电磁阀的外壳，其内部包含阀门，阀门的开启和关闭由阀芯控制。
阀芯是直动式电磁阀的关键部件，其通过电磁铁的控制实现阀门的开启和关闭。
弹簧则是直动式电磁阀的辅助部件，其主要作用是保证阀芯在关闭状态下的稳定性。
二、直动式电磁阀的工作原理直动式电磁阀的工作原理比较简单，主要是通过电磁铁的磁场控制阀芯的开启和关闭。
当电磁铁通电时，其产生的磁场会吸引阀芯，使其与阀座分离，从而实现阀门的开启。
反之，当电磁铁断电时，阀芯会受到弹簧的作用而返回原位，阀门关闭。
因此，直动式电磁阀的开启和关闭都是通过电磁铁的控制实现的。
三、直动式电磁阀的应用场景直动式电磁阀在工业生产中有着广泛的应用场景，主要包括以下几个方面：1、液压系统：直动式电磁阀在液压系统中的应用非常普遍，其主要作用是控制液压系统中各种液压元件的开启和关闭，从而实现液压系统的正常工作。
2、气动系统：直动式电磁阀在气动系统中的应用也非常广泛，其主要作用是控制气动系统中各种气动元件的开启和关闭，从而实现气动系统的正常工作。
3、自动化生产线：直动式电磁阀在自动化生产线中的应用也非常普遍，其主要作用是控制生产线中各种机械装置的开启和关闭，从而实现生产线的自动化控制。
4、家用电器：直动式电磁阀在家用电器中的应用也非常广泛，如洗衣机、空调、冰箱等，其主要作用是控制家用电器中各种阀门的开启和关闭，从而实现家用电器的正常工作。
四、直动式电磁阀的优缺点直动式电磁阀作为一种常见的电磁阀类型，其具有以下几个优点： 1、结构简单、体积小：直动式电磁阀的结构比较简单，体积也相对较小，因此在应用时占用空间较小。
直动式电磁阀应用范围、特点、主要技术要求及工作原理
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第二章电磁阀电磁特性研究(最终)
第二章电磁阀电磁静态特性研究图2－1 所示为自主开发的电控单体泵电磁阀结构示意图。
它采用E 型电磁铁驱动，其工作过程分为四个阶段图2－ 1 电控单体泵电磁阀结构示意图1）关闭过程电控单元在特定时刻发出控制脉冲给电磁阀驱动模块。
驱动模块提供高的峰值驱动电压驱动电磁铁工作，电磁铁产生电磁吸力，当电磁吸力大于起始运动阻力时，衔铁带动阀杆一起上升，关闭电磁阀。
2）闭合状态电磁阀完全闭合后，驱动模块通过脉宽调制，将线圈电流降低到维持电流处，在保证电磁阀可靠闭合的同时，降低系统功耗。
此时，喷油泵柱塞上升运动使喷射系统中燃油压力急剧升高，当嘴端压力大于喷嘴开启压力时，针阀打开，喷射开始。
3）开启过程当控制脉冲终止，驱动电压消失，电磁作用力迅速消失，在回位弹簧作用下，衔铁铁和阀杆向下运动，电磁阀打开。
在开启过程中，高压燃油经过阀口参考脉冲转角脉冲控制脉冲线圈电流电磁阀升程快速卸流，喷射终止。
4）全开状态电磁阀完全打开，喷油泵柱塞即使继续上升，燃油也只是经全开的阀口高速泻流。
电磁阀的快速关闭有利于保证喷射定时准确和迅速形成高压；快速开启有利于保证燃油喷射系统中的高压的快速切断和稳定卸载，因此，应用于电控燃油喷射系统的高速强力电磁阀应具有良好的快速响应性能[16][17][18][19]。
这要求电磁铁在一定空间的限制下产生足够大的电磁力。
要达到这个目的，首先要研究电磁铁结构参数对电磁铁电磁静态特性的影响，在此基础上优化电磁铁设计，其次要研究电磁铁驱动参数对电磁铁动态特性的影响，在此基础上合理匹配电磁铁驱动参数。
2.1 实验装置和实验方法实验装置在原有电控单体泵基础上直接改装而成。
通过测量阀杆位移来确定阀杆的运动。
在阀杆底部固结一个测试芯棒，以将阀杆的运动反映给位移传感器。
测试芯棒由铝制成，以减少运动质量。
升程传感器采用电涡流位移传感器。
当带有高频电流的线圈靠近被测金属时，线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属的表面上产生电涡流。
直动式电磁阀的性能参数如何
直动式电磁阀的性能参数如何直动式电磁阀是一种常用于工业控制系统中的控制元件，通过电磁铁的吸合和脱离控制阀门的开关状态。
它的性能参数对于其能否准确、可靠地进行控制起着至关重要的作用。
以下是关于直动式电磁阀的一些性能参数的详细说明：1.阀门的响应时间：直动式电磁阀的响应时间是指阀门从接收到电磁信号开始到完全打开或关闭所需要的时间。
响应时间越短，阀门的控制精度越高。
通常情况下，响应时间在毫秒级别。
2.阀门的重复精度：阀门的重复精度是指在多次开关操作下，阀门的开关位置是否能够保持在相同的位置。
重复精度越高，阀门的控制精度越高。
3.阀门的密封性能：阀门的密封性能是指阀门在关闭状态下是否能够完全阻止介质的泄漏。
这是直动式电磁阀的一项重要性能参数，尤其对于需要精确控制介质流量的系统来说。
4.阀门的通气性能：阀门的通气性能是指阀门在开启和关闭过程中是否会出现不必要的介质泄漏。
通气性能较差的阀门可能会导致系统性能下降、不稳定甚至故障。
5.阀门的工作压差：阀门的工作压差是指阀门在开启和关闭过程中所能承受的最大压差。
过大的压差可能会导致阀门卡死、泄漏或不工作。
6.阀门的耐腐蚀性：直动式电磁阀在使用过程中会暴露在各种介质中，因此对阀门的耐腐蚀能力要求较高。
耐腐蚀性能好的阀门能够保证长期稳定的工作。
7.阀门的耐震性：阀门在工业环境下经常受到振动和冲击，因此对阀门的耐震性也有一定要求。
耐震性好的阀门可以减少振动和冲击对阀门的影响，确保正常工作。
8.阀门的可维修性：直动式电磁阀在使用过程中可能会出现故障或磨损，因此具有良好的可维修性非常重要。
容易拆卸和更换零部件的阀门可以提高维修效率和减少停机时间。
综上所述，直动式电磁阀的性能参数对于其在工业控制系统中的应用至关重要。
不同的应用场景和控制要求可能会对不同参数有不同的要求。
因此，在选择和使用直动式电磁阀时，需要综合考虑以上各项性能参数，并选择适合具体应用需求的产品。
同时，定期检修和维护也可以确保阀门的性能参数保持良好，延长其使用寿命。
电磁阀工作原理特性电磁阀的用途
电磁阀工作原理特性电磁阀和电动阀的区别电磁阀的密封材料电磁阀的用途工作原理电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每一个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通而进油孔是常开的，液压油就过控制阀体的挪移来档住或者漏出不同的排油的孔，会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。
这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。
分类1.电磁阀从原理上分为三大类：1）直动式电磁阀：原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。
特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径普通不超过25mm。
2）分布直动式电磁阀：原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件挨次向上提起，阀门打开。
当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或者介质压力推动关闭件，向下挪移，使阀门关闭。
特点：在零压差或者真空、高压时亦能可*动作，但功率较大，要求必须水平安装。
3）先导式电磁阀：原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上挪移，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下挪移，关闭阀门。
特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。
2.电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区别，分为六个分支小类：直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。
电磁阀在选型时的注意事项一：合用性管路中的流体必须和选用的电磁阀系列型号中标定的介质一致。
直动电磁阀线圈温度场特性分析
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
直动电磁阀线圈温度场特性分析
组合阀由 3 个直动电磁阀组成，电磁阀的性能直接影响组合阀的性能，从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。
而电磁阀线圈的正常运行直接影响电磁阀的工作性能，因此，本文对电磁线圈发热情况进行了研究。
运用ANSYS 电磁场分析软件，变化输入电流，对直动电磁阀线圈进行了温度场特性分析，并予以了实验验证。
结果表明，当电流增大时，温度升高;内壁温度高于外壁温度，中心温度高于边缘温度，其中内壁中心温度最高;线圈最高温度低于其破坏温度;获得了线圈等效导热系数;在考虑误差的条件下，计算分析有较高的准确性。
为电磁阀工作参数设计提供了依据。
核反应堆控制棒驱动机构是反应堆最关键的安全设备，担负着反应堆的
启动、功率调节及停堆等重要功能。
控制棒水压驱动系统[2]是一种新型的内置式控制棒驱动技术，它是在对清华大学发明的水力驱动控制棒系统深入研究的基础上，结合商用压水堆磁力提升器的优点发展而来的。
组合阀是控制棒水压驱动系统的关键设备，驱动机构的运动就是通过电磁阀发出的脉冲水流进行控制调节[3]。
组合阀是由电磁阀、阀顶盖、阀本体和阀底座组成，其中直动电磁阀是组合阀的重要组成部分。
电磁阀是自动化仪表中执行器的一大分支，具有重量轻、尺寸小、型式
多样，动作时间极快，电信号传输，便于与计算机连接等等，因此，电磁阀在工农业、运输业、航天航空业、旅游业以及生活设施等各个方面均获得广泛运用。
电磁阀按其能量转换方式可分为以下2 种：直动式电磁阀和先导式电磁阀。
本文以直动电磁阀为研究对象，就控制棒水压驱动系统运行过程中直动。
电磁阀控制系统的动态特性及优化
电磁阀控制系统的动态特性及优化电磁阀控制系统是工业领域中常见的一种控制设备，它通过电磁力来控制流体的流动，广泛应用于液压、气压和液力传动系统中。
本文将围绕电磁阀控制系统的动态特性和优化展开讨论，以帮助读者更好地理解和应用该系统。
一、电磁阀控制系统的动态特性1.1 响应时间电磁阀控制系统的响应时间取决于电磁阀的开关速度和控制信号的传递速度。
通常情况下，电磁阀的开关速度较快，但控制信号的传递速度可能受到电缆长度、传输介质等因素的影响。
因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，确保系统的响应时间达到要求。
1.2 温度影响电磁阀的工作温度会对其动态特性产生影响。
在高温环境下，电磁线圈的电阻会随之增加，导致磁场强度减弱，阀芯响应变慢。
而在低温环境下，电磁线圈的电阻会减小，磁场强度增加，阀芯响应加快。
因此，在设计电磁阀控制系统时，需考虑工作温度范围对动态特性的影响，并采取相应的措施进行优化。
1.3 阻尼特性电磁阀的阻尼特性是指阀芯在开关过程中的阻尼效应。
阻尼过大会使阀芯的响应变慢，甚至出现开关不灵敏的情况。
而阻尼过小则可能导致阀芯振动或产生撞击噪声。
因此，为了保证系统的稳定性和可靠性，需要合理选择电磁阀的阻尼系数，并进行优化设计。
二、电磁阀控制系统的优化方法2.1 电磁阀参数优化电磁阀的参数优化是指通过改变电磁阀的结构参数，提高其动态特性和性能。
例如，可以通过优化阀芯的质量、长度和形状，减小阀芯的质量惯性和摩擦力，提高阀芯的开关速度和灵敏度。
此外，还可以选择合适的电磁线圈材料和绕制工艺，提高电磁线圈的功率密度和热稳定性，提高阀芯的响应速度和稳定性。
2.2 控制信号优化控制信号的优化是指通过改进控制电路和信号传输方式，提高系统的响应速度和稳定性。
例如，可以使用高速数字信号处理器和先进的PWM控制算法，提高控制信号的采样速率和精度，减小系统的延迟和噪声干扰。
此外，还可以采用差分传输方式或光纤传输方式，提高控制信号的传输速率和抗干扰能力，确保系统的稳定性和可靠性。
电磁阀线圈发热的故障原因分析
电磁阀线圈发热的故障原因分析
一般来说，电磁阀这种工业类机械设备产品，在工作的时候发热属于正常的情况，例如电磁阀的线圈在工作状态下发热。
不过线圈的发热需要保持在一定的范围之内，超出了这个范围，就会使得电磁阀的工作不稳定，线圈损坏，无法工作等故障。
所以在出现电磁阀线圈发热故障的情况下，我们的客户需要安装以下的方法和步骤来检查：
首先检查线圈的温度是否在产品适应的温度范围内，这个可以参考产品的说明书，一般在说明书上都有工作和环境温度的具体说明。
如果稍微线圈有点发热的属于正常现象，只要不超过说明书上的温度就可以了。
众所周知，所以电磁阀都分常开和常闭型两种，而电磁阀也不例外。
如果客户使用的是常闭电磁阀，而实际工作的时候却是常开，这就会造成电磁阀线圈发热原因。
如果线圈有装节能保护模块(节能模块的作用是节能和电磁阀线圈的降温)，而这个节能保护模块出现故障问题也会导致线圈的发热。
电磁阀实际的工作环境超过其承受范围。
如：环境温度和介质温度过高，或者压力过大以及电源电压等问题。
还有就是线圈质量问题，这个情况在力典阀业中几乎没有，毕竟是生产厂家不会用劣质的材料来坏自己名声。
如果在电磁阀正常的工作范围之内，力典阀业的客户们则不用担心，属于正常情况，不过如果温度过高，或者发现电磁阀工作不稳定，则需要停止电磁阀的工作进行检查。
电磁阀的基本特性与相关参数
一. 安全性：不注意安全即会产生灾难！1.腐蚀性介质：宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介质必须选用隔离膜片式。
例CD-F. Z3CF。
中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。
氨用阀则不能采用铜材。
2.爆炸性环境：必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。
3.电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。
二. 适用性：不适用等于花钱买费物，还要添麻烦！1.介质特性1.1质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀，例ZQDF用于空气，ZQDF—Y用于液体，ZQDF—2（或-3）用于蒸汽，否则易引起误动作。
ZDF系列多功能电磁阀则可通通于气.液体。
最好订时告明介质状态，安装用户就不必再调式。
1.2介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命命。
1.3介质粘度，通常在50cSt以下。
若超过此值，通径大于15mm用ZDF系列多功能电磁阀作特殊订货。
通径小于15mm订高粘度电磁阀。
1.4介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时尚可选用直动膜片式电磁阀作例如CD—P。
1.5介质若是定向流通，且不允许倒流ZDF—N和ZQDF—N单需用双向流通，请作特殊要求提出。
1.6介质温度应选在电磁阀允许范围之内。
2.管道参数2.1根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通口及型号。
例如，用于一条管道向两条管道切换的，小通径的选CA5和Z3F，中等或大通径请选ZDF—Z1/2。
又如控制两条管道汇流的，请选ZDF—Z2/1等。
2.2根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径。
请注意有的厂家未标有Kv值，往往阀孔尺寸小于接口管径，切不可贪图价低而误事。
2.3工作压差最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。
3.环境条件3.1环境的最高和最低温度应选在允许范围之内，如有超差需作特殊订货提出。
控制棒电磁阀阀头温度场特性数值研究
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第３ １ 卷 第 ２期
２ ０ １ ４年 ３月
深圳 大学学报理工版
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Ｖｏ １ ． ３１ Ｎｏ ． ２ Ｍａ ｒ ．２ ０１ ４
不同类型的电磁阀各有哪些特点
不同类型的电磁阀各有哪些特点电磁阀是工业控制系统中常用的一种执行元件，它通过电磁力来控制流体的通断，具有结构简单、响应迅速、可靠性高等优点。
根据不同的结构和工作原理，电磁阀可以分为多种类型，每种类型都有其独特的特点和适用场景。
直动式电磁阀是一种常见的类型。
它的工作原理相对简单直接，电磁线圈通电时，产生的电磁力直接推动阀芯移动，从而实现阀口的开启或关闭。
这种电磁阀的优点是响应速度快，因为它不需要通过介质压力来辅助动作。
所以在一些对响应速度要求较高的场合，比如小型的精密控制系统中，直动式电磁阀常常是首选。
然而，它也有一定的局限性。
由于电磁力需要直接克服阀芯的阻力，所以通常只适用于通径较小、压力较低的场合。
一旦口径较大或者压力较高，所需的电磁力会急剧增加，导致线圈尺寸和功耗过大，不太经济实用。
先导式电磁阀则与直动式有所不同。
它是由先导阀和主阀两部分组成。
电磁线圈通电时，先打开先导阀，使主阀上下腔产生压力差，然后在介质压力的推动下，主阀芯移动，实现阀的开启或关闭。
先导式电磁阀的优点是能够承受较大的工作压力和通径。
因为它利用了介质压力来辅助阀芯动作，所以在大口径、高压的工况下，其所需的电磁力相对较小，从而降低了线圈的功耗和成本。
不过，相应地，先导式电磁阀的响应速度会比直动式稍慢一些，而且在一些低压力或者无压力的介质环境中，可能无法正常工作。
分步直动式电磁阀可以看作是直动式和先导式的结合体。
它在初始阶段类似于直动式，电磁力直接推动阀芯移动一小段距离，打开一个小的通道，使介质通过这个通道进入主阀的上腔或下腔，形成压力差，然后在压力差的作用下，阀芯进一步移动，实现阀的完全开启或关闭。
分步直动式电磁阀兼具了直动式响应快和先导式能承受较大压力的优点，但结构相对复杂，成本也会稍高一些。
在实际应用中，选择哪种类型的电磁阀需要综合考虑多个因素。
首先是工作压力。
如果系统工作压力较低，直动式电磁阀可能就能够满足要求；而如果压力较高，先导式或分步直动式则更为合适。
直动式电磁阀的原理特点如何呢及选购指南
直动式电磁阀的原理特点如何呢及选购指南直动式电磁阀的原理特点如何呢直动式电磁阀常用于中小口径,压力较低的管路,直动式结构的电磁阀门打开时,无须介质的启动压力,零压可启动。
适用于中小口径、低压力或真空情况下的管道中,并且响应速度特别快,动作时间很短，直动式电磁阀特别适合对于启闭频率较高或要求快速关断的场合。
直动式电磁阀特点:直动式电磁阀接受直动式结构原理，线圈直接带动阀芯,具有结构简单,零件少，反应快速,动作灵敏等特点,可任意方式安装，功耗会比先导式电磁阀大，—般在5—25w ,但是掌控简单,使用范围广，在真空、负压、零压时能正常工作,通径—般不超过50mm。
安全阀是启件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升超群过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特别阀门。
安全阀属于自动阀类，紧要用于锅炉、压力容器和管道上，掌控压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起紧要保护作用。
安全阀必需经过压力试验才能使用。
安全阀在系统中起安全保护作用。
当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。
下面来了解一下各种压力：公称压力：表示安全阀在常温状态下的较高许用压力，高温设备用的安全阀不应考虑高温下材料许用应力的降低。
安全阀是按公称压力标准进行设计制造的。
开启压力：也叫额定压力或整定压力，是指安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力，在该压力下，开始有可测量的开启高度，介质呈可由视觉或听觉感知的连续排放状态。
排放压力：阀瓣达到规定开启高度时的进口压力。
排放压力的上限需服从国家有关标准或规范的要求。
超过压力：排放压力与开启压力之差，通常用开启压力的百分数来表示。
回座压力：排放后阀瓣重新与阀座接触，即开启高度变为零时的进口压力。
启闭压差：开启压力与回座压力之差，通常用回座压力与开启压力的百分比表示，只有当开启压力很低时接受二者压力差来表示。
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直动式电磁阀概述
直动式电磁阀，通电时，电磁线圈产生 电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打 开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭 件压在阀座上，阀门关闭。它是一种直 动和先导式相结合的原理，当入口与出 口没有压差时，通电后，电磁力直接把 先导小阀和主阀关闭件依次向上提起， 阀门打开。当入口与出口达到启动压差 时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下 腔压力上升，上腔压力下降，从而利用 压差把主阀向上推开；断电时，先导阀 利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向 下移动，使阀门关闭。 特点：1.在真空、负压、零压时能正常 工作，但通径一般不超过25mm。 2.在零压差或真空、高压时亦可动作， 但功率较大，要求必须水 装。
直动式电磁阀概述
1）常闭型，通电时电磁线圈产生足 够的电磁力把运动部件（由磁芯、 阀杆、上下部的膜片/密封件构成） 从阀座上提起，阀门开启；断电时 弹簧力把运动部件压在阀座上，阀 门关闭。 2）常开型，动作方向直动和先导式相结合的原理， 当入口与出口没有压差时，通电后， 1当）入常口闭与型出电，口磁通达电到力时启直电动磁压接线差把圈时产，先生通导足电够后小的，阀电电磁磁和力力主把先运导阀动小关部阀件，闭（主件由阀磁下芯腔、压阀力杆上、升上，下上部腔的压膜力片下/密降封，件从构而成利）用从压阀差座把上主提阀起向，上阀推门开开；启； 在当221断 11在直断直1当在1在在在在在断直它打1当21直当11直在直断2） ） ） ） ） ）） ） ） ） ） ） ）真入电零动电动入零真真真真真电动是开入动零入动真动电常常常常常常 常常常常常常常空 口 时压 式 时 式 口 压 空 空 空 空 空 时 式 一 。 口 式 压 口 式 空 式 时开开闭闭闭闭 闭闭开闭闭闭开、与， 差电弹电与差、、、、、，电种与电差与电、电，型型型型型型 型型型型型型型负出先 或磁簧磁出或负负负负负先磁直出磁或出磁负磁电依出力腔上或使特常，，，，，， ，，，，，，，压口导 真阀力阀口真压压压压压导阀动口阀真口阀压阀磁次口先压推介阀点工动动通通通通 通通动通通通动、达阀 空，把，达空、、、、、阀，和达，空达，、，力作作电电电电 电电作电电电作零到利 、通运通到、零零零零零利通先到通、到通零通消向达导力开质门：作方方时时时时 时时方时时时方压启用 高电动电启高压压压压压用电导启电高启电压电失1上到小下；压关，向向电电电电 电电向电电电向时动弹 压时部时动压时时时时时弹时式动压动时时，.与 与 磁 磁 磁 磁磁 磁 与 磁 磁 磁 与在能压簧时，件，压时能能能能能簧，相压，时压，能，弹提启阀降断力闭但常常线线线线 线线常线线线常正差力 亦电压电差亦正正正正正力电结差电亦差电正电簧真起动，，电推。通闭闭圈圈圈圈 圈圈闭圈圈圈闭常时或 可磁在磁时可常常常常常或磁合时磁可时磁常磁把型型产产产产 产产型产产产型空工，介 动线阀线，动工工工工工介线的，线动，线工线关，压主从时动径相相生生生生 生生相生生生相作通质 作圈座圈通作作作作作作质圈原通圈通圈作圈闭、阀差阀而，关一反反足足足足 足足反足足足反，电压 ，产上产电，，，，，，压产理电产电产，产件。。够够够够 够够。够够够。负但后力 但生，生后但但但但但但力生，后生后生但生压门时下利先闭般的的的的 的的的的的通，推 功电阀电，功通通通通通推电当，电功，电通电在压打，腔用导件不电电电电 电电电电电径电动 率磁门磁电率径径径径径动磁入电磁率电磁径磁阀磁磁磁磁 磁磁磁磁磁、一磁关 较力关力磁较一一一一一关力口磁力较磁力一力座开通压压阀，超力力力力 力力力力力般力闭 大把闭把力大般般般般般闭把与力把大力把般把上零。电力差利向过把把把把 把把把把把不先件 ，关。关先，不不不不不件关出先关，先关不关，运运运运 运运运运运压超导， 要闭闭导要超超超超超，闭口导闭要导闭超闭阀当后上把用下2动动动动 动动动动动5过小向 求件件小求过过过过过向件没小件求小件过件门时入，升主弹移部部部部 部部部部部m阀下 必从从阀必下从有阀从必阀从从关2222222件件件件 件件件件件5555555能m，移 须阀阀，须移阀压，阀须，阀阀闭口电，阀簧动mmmmmmm（（（（ （（（（（mmmmmmm主动 水座座主水动座差主座水主座座。。正与磁上向力，由由由由 由由由由由。。。。。。。阀， 上上阀，上时阀上阀上上磁磁磁磁 磁磁磁磁磁装装装下使 提提下使提，下提下提提芯芯芯芯 芯芯芯芯芯。。。腔阀 起起腔阀起通腔起腔起起、、、、 、、、、、压门 ，，压门，电压，压，，阀阀阀阀 阀阀阀阀阀力关 阀阀力关阀后力阀力阀阀杆杆杆杆 杆杆杆杆杆上闭 门门上闭门，上门上门门、、、、 、、、、、升。 打打升。打电升打升打打上上上上 上上上上上，开开，开磁，开，开开下下下下 下下下下下上；；上；力上；上；；部部部部 部部部部部腔腔直腔腔的的的的 的的的的的压压接压压膜膜膜膜 膜膜膜膜膜力力把力力片片片片 片片片片片下下先下下/////////密密密密 密密密密密降降导降降封封封封 封封封封封，，小，，件件件件 件件件件件从 从 阀 从 从构构构构 构构构构构而而和而而成成成成 成成成成成利利主利利）））） ）））））用用阀用用从从从从 从从从从从压压关压压阀阀阀阀 阀阀阀阀阀差差闭差差座座座座 座座座座座把把件把把上上上上 上上上上上主主依主主提提提提 提提提提提阀阀次阀阀起起起起 起起起起起向向向向向，，，， ，，，，，上上上上上阀阀阀阀 阀阀阀阀阀推推提推推门门门门 门门门门门开开起开开开开开开 开开开开开；；，；；启启启启 启启启启启阀；；；； ；；；；；门 当在入真口 空与、出负2.口压在达、零到零启压压动时差压能差正或时常真，工通作空电，、后但，通高电径压磁一力般时先不亦导超小过可阀25动，mm主作。阀，下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开； 但功率较大，要求必须水 装。
直动电磁阀结构变化对电磁场特性的敏感性分析_刘潜峰
第42卷增刊原子能科学技术Vo l.42,Suppl. 2008年12月Atomic Ener gy Science and T echno logy Dec.2008直动电磁阀结构变化对电磁场特性的敏感性分析刘潜峰,薄涵亮,秦本科(清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室,北京100084)摘要:控制棒水压驱动技术是清华大学核能与新能源技术研究院具有自主知识产权的一项新型发明专利技术,组合阀属于该项技术的关键部件。
组合阀由3个直动电磁阀组成,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。
本工作运用AN SY S电磁场分析软件,变化输入电流,对直动电磁阀的8种设计结构进行了电磁场特性分析,并予以实验验证。
分析结果表明:在电流增大情况下,电磁力增加,且平角铁芯吸合面电磁阀的电磁力增加较快;铁芯之间的环形密封结构对不同吸合面的电磁阀有不同的效果;分段导磁材料结构对电磁力增幅有较大的促进作用。
关键词:控制棒水压驱动系统;电磁阀;电磁场中图分类号:T L35115文献标志码:A文章编号:1000-6931(2008)S1-0689-05Analysis of Electromagnetic Field for Direct Action Solenoid ValveWith Structure ChangingLIU Qian-feng,BO H an-liang,QIN Ben-ke(K ey L abor ator y of A dv anced Reactor Engineer ing and Saf ety of M inistr y of E ducatio n,I nstitute of N uclear and N ew Ener gy T echnology,T singhua Univ er sity,B eij ing100084,China)Abstract:H ydraulic control rod drive techno logy(H CRDT)is a new ly invented patent w ith Institute o f Nuclear and New Energ y Technolog y of T singhua U niversity w hich ow ns H CRDT.s independent intellectual property r ig hts.T he integrated valv e which is made up of three direct actio n so lenoid valves is the key part of this technolo gy,so the performance of the soleno id valve directly affects the function of the integrated valve and the H CRDT.The electro magnetic field o f8ty pes of the direct action so lenoid valve w as analyzed using the ANSYS softw ar e w ith v ar io us curr ents,the r esults of w hich w ere validated by ex periments.It show s that the magnetic fo rce increases w ith the increasing current and the magnetic for ce of the solenoid valve w ith str aig ht-angel armatures increases m uch faster.Further more,different shaped interfaces of the annular airproof-ing str ucture betw een ar matures lead to different r esults.At last,the subsection of magnetic material accelerates the mag netic force sharply.收稿日期:2008-08-15;修回日期:2008-11-25作者简介:刘潜峰(1983)),男,湖北宜昌人,博士研究生,反应堆热工水力及装备专业Key words:co ntrol rod hydraulic drive system;so lenoid valve;electro magnetic field 核反应堆控制棒驱动机构是反应堆最关键的安全设备,担负着反应堆的启动、功率调节及停堆等重要功能[1]。
单电控直动式电磁阀的原理
单电控直动式电磁阀的原理一、引言在现代工业和自动化系统中，电磁阀作为一种常见的执行元件，广泛应用于流体控制领域。
单电控直动式电磁阀作为其中的一种类型，其原理和工作机制对于理解和应用电磁阀具有重要意义。
本文将深入探讨单电控直动式电磁阀的原理、结构和工作过程，并分享对这一概念的观点和理解。
二、单电控直动式电磁阀的原理单电控直动式电磁阀是一种基于电磁力的控制装置，通过电流的通断来控制阀芯的开闭状态，实现对流体介质的控制。
其原理基于安培定律和自感定律。
1. 安培定律安培定律指出，通过一条导体的电流所产生的磁场，会引起导线周围的磁感应强度变化。
在单电控直动式电磁阀中，通电时电流流过线圈，产生磁场，磁场吸引或推开阀芯，从而控制阀门的开闭。
2. 自感定律自感定律指出，当电流在导线中变化时，会在导线的两端产生感应电动势，这个感应电动势抵抗电流变化的趋势。
在单电控直动式电磁阀中，当控制电流突变时，阀芯瞬间受到的力也会发生变化，从而实现快速的开关动作。
三、单电控直动式电磁阀的结构单电控直动式电磁阀通常由线圈、阀芯、阀座和阀体组成。
1. 线圈线圈是单电控直动式电磁阀的核心部件，其包覆在铁芯上，通过通电产生磁场。
线圈的导线一端与电源连接，另一端通过控制器控制通断。
2. 阀芯阀芯是控制介质流通的关键部件，通常由软磁材料制成。
当线圈通电时，磁场会吸引或推动阀芯，使其与阀座发生相应的接触或分离，实现流体的通断控制。
3. 阀座阀座是阀芯的工作位置，通常由耐磨、密封性能良好的材料制成。
当阀芯关闭时，阀座与阀芯紧密贴合，确保介质的密封性。
4. 阀体阀体是单电控直动式电磁阀的外壳，通常由金属材料制成，具有足够的强度和刚性。
阀体内设有进出口，通过流体的输入和输出，实现对介质的流动控制。
四、单电控直动式电磁阀的工作过程单电控直动式电磁阀在工作时经历以下几个阶段：1. 待机状态当线圈未通电时，阀芯处于关闭位置，阀体内的介质流动被阻断，形成待机状态。
第二章 电磁阀电磁特性研究(最终)
第二章 电磁阀电磁静态特性研究图2－1所示为自主开发的电控单体泵电磁阀结构示意图。
它采用E 型电磁铁驱动，其工作过程分为四个阶段。
1）关闭过程电控单元在特定时刻发出控制脉冲给电磁阀驱动模块。
驱动模块提供高的峰值驱动电压驱动电磁铁工作，电磁铁产生电磁吸力，当电磁吸力大于起始运动阻力时，衔铁带动阀杆一起上升，关闭电磁阀。
2）闭合状态电磁阀完全闭合后，驱动模块通过脉宽调制，将线圈电流降低到维持电流处，在保证电磁阀可靠闭合的同时，降低系统功耗。
此时，喷油泵柱塞上升运动使喷射系统中燃油压力急剧升高，当嘴端压力大于喷嘴开启压力时，针阀打开，喷射开始。
3）开启过程当控制脉冲终止，驱动电压消失，电磁作用力迅速消失，在回位弹簧作用下，衔铁铁和阀杆向下运动，电磁阀打开。
在开启过程中，高压燃油经过阀口回位弹簧 单体泵泵体 图2－1 电控单体泵电磁阀结构示意图快速卸流，喷射终止。
4）全开状态电磁阀完全打开，喷油泵柱塞即使继续上升，燃油也只是经全开的阀口高速泻流。
电磁阀的快速关闭有利于保证喷射定时准确和迅速形成高压；快速开启有利于保证燃油喷射系统中的高压的快速切断和稳定卸载，因此，应用于电控燃油喷射系统的高速强力电磁阀应具有良好的快速响应性能[16][17][18][19]。
这要求电磁铁在一定空间的限制下产生足够大的电磁力。
要达到这个目的，首先要研究电磁铁结构参数对电磁铁电磁静态特性的影响，在此基础上优化电磁铁设计，其次要研究电磁铁驱动参数对电磁铁动态特性的影响，在此基础上合理匹配电磁铁驱动参数。
2.1 实验装置和实验方法实验装置在原有电控单体泵基础上直接改装而成。
通过测量阀杆位移来确定阀杆的运动。
在阀杆底部固结一个测试芯棒，以将阀杆的运动反映给位移传参考脉冲 转角脉冲控制脉冲线圈电流电磁阀升程图2－2 电磁阀工作过程1234感器。
测试芯棒由铝制成，以减少运动质量。
升程传感器采用电涡流位移传感器。
当带有高频电流的线圈靠近被测金属时，线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属的表面上产生电涡流。
电磁阀线圈发热问题的研究与对策
电磁阀线圈发热问题的研究与对策
陈五星;王雯珩
【期刊名称】《阀门》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】随着工业自动化程度的不断提高,电磁阀等执行器在工业自动化控制系统中的应用越来越广泛,线圈作为电磁阀的重要组成部分,其发热问题直接影响到电磁阀的工作效率和可靠性。
而随着全球对节能减排和环境保护的重视,对于工业设备的能效和环保性能要求也越来越高,电磁阀等工业设备通常需要长期运行,线圈发热问题可能导致设备性能下降、寿命缩短等问题。
本文正是基于这样的背景之下,对电磁阀以及电磁阀线圈发热的原理和问题展开分析,详细探究了电磁阀线圈发热问题的应对策略。
【总页数】4页(P515-518)
【作者】陈五星;王雯珩
【作者单位】海装沈阳局驻葫芦岛地区某军事代表室
【正文语种】中文
【中图分类】TH134
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1.直流螺管式电磁阀线圈温升研究
2.浅析一款车用气动电磁阀发热问题
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5.高速电磁阀线圈与阀体配合气隙对电磁吸力影响研究
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分步直动式电磁阀应用范围特点主要技术要求及工作原理
分步直动式电磁阀应用范围特点主要技术要求及工作原理首先，分步直动式电磁阀具有较广泛的应用范围。
它主要用于气体、液体的控制系统中，常见于化工、石油、冶金、电力、水处理等行业领域。
在自动控制系统中，分步直动式电磁阀被广泛应用于控制流体的流量、压力、温度等参数。
其次，分步直动式电磁阀具有以下几个显著特点。
首先，它具有操作方便、结构简单的特点，易于安装和维修。
其次，分步直动式电磁阀具有响应速度快、控制精度高的特点，能够满足快速启闭和精确控制的需求。
此外，分步直动式电磁阀还具有密封性好、使用寿命长、可靠性高的特点，能够在恶劣的工作环境下稳定运行。
第三，分步直动式电磁阀有一些主要的技术要求。
首先，它需要具备良好的密封性能，以确保控制系统的稳定性。
其次，分步直动式电磁阀的控制精度要求高，需要满足系统对流量、压力等参数的精确控制要求。
此外，分步直动式电磁阀还需要具备良好的稳定性和可靠性，能够在长时间的运行中保持良好的工作状态。
最后，分步直动式电磁阀的工作原理如下。
分步直动式电磁阀通过电磁力的作用来控制流体的通断。
当外界施加电压时，电磁线圈中的电流激励绕组产生磁场，磁场作用于阀体上的磁铁，使得阀座打开或关闭，从而控制流体的通断。
当电流消失时，磁场消失，阀体回到初始位置，流体重新通断。
综上所述，分步直动式电磁阀广泛应用于气体、液体控制系统中，具有操作方便、结构简单、响应速度快、控制精度高、密封性好、使用寿命长、可靠性高的特点。
分步直动式电磁阀需要满足良好的密封性能、控制精度要求高、稳定性和可靠性好等技术要求。
其工作原理是通过电磁力的作用控制流体通断。
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第36卷 第4期 核 技 术 V ol. 36, No.4 2013年4月 NUCLEAR TECHNIQUES April 2013——————————————第一作者：刘潜峰，男，1983年出生，2011年于清华大学获博士学位，主要从事反应堆装备方向研究收稿日期：2012-10-31，修回日期：2013-01-15直动电磁阀线圈温度场特性分析刘潜峰 薄涵亮 王 露（清华大学核能与新能源技术研究院 先进反应堆工程与安全教育部重点实验室 北京 100084）摘要 组合阀由3个直动电磁阀组成，电磁阀的性能直接影响组合阀的性能，从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。
而电磁阀线圈的正常运行直接影响电磁阀的工作性能，因此，本文对电磁线圈发热情况进行了研究。
运用ANSYS 电磁场分析软件，变化输入电流，对直动电磁阀线圈进行了温度场特性分析，并予以了实验验证。
结果表明，当电流增大时，温度升高；内壁温度高于外壁温度，中心温度高于边缘温度，其中内壁中心温度最高；线圈最高温度低于其破坏温度；获得了线圈等效导热系数；在考虑误差的条件下，计算分析有较高的准确性。
为电磁阀工作参数设计提供了依据。
关键词 控制棒水压驱动系统，电磁阀，线圈，温度场 中图分类号 TL362核反应堆控制棒驱动机构是反应堆最关键的安全设备，担负着反应堆的启动、功率调节及停堆等重要功能[1]。
控制棒水压驱动系统[2]是一种新型的内置式控制棒驱动技术，它是在对清华大学发明的水力驱动控制棒系统深入研究的基础上，结合商用压水堆磁力提升器的优点发展而来的。
组合阀是控制棒水压驱动系统的关键设备，驱动机构的运动就是通过电磁阀发出的脉冲水流进行控制调节[3]。
组合阀是由电磁阀、阀顶盖、阀本体和阀底座组成，其中直动电磁阀是组合阀的重要组成部分。
电磁阀是自动化仪表中执行器的一大分支，具有重量轻、尺寸小、型式多样，动作时间极快，电信号传输，便于与计算机连接等等，因此，电磁阀在工农业、运输业、航天航空业、旅游业以及生活设施等各个方面均获得广泛运用[4]。
电磁阀按其能量转换方式可分为以下2种：直动式电磁阀和先导式电磁阀。
本文以直动电磁阀为研究对象，就控制棒水压驱动系统运行过程中直动电磁阀线圈多种运行工况运用ANSYS 软件进行了温度场特性分析。
1 计算模型控制棒水压驱动系统中的组合阀结构由图1可见。
主要由顶盖1、动铁芯2、定铁芯3、大推杆4、线圈上盖板5、外壳6、线圈7、线圈下盖板8等组成。
其中动铁芯和定铁芯的材料为1J50，大推杆的材料为1Cr18Ni9Ti ，线圈上盖板和下盖板的材料为DT4C ，外壳的材料为10钢。
线圈匝数为13205匝。
直动电磁阀的输入电流为直流电0.05–0.25 A 。
图1 电磁阀结构示意图Fig.1 The structure diagram of the solenoid valve.图2(a)为线圈结构简图，其中1，2，3，4，5，6各点为实验测量各点。
在分析中，获取其计算值并与实验室对比。
由于电磁线圈具有轴对称的结构特点，将其简化为二维模型进行计算求解(图2(b))。
模型分为2种材料区域，由表1所示。
其中线圈的导热系数未知，首先遍历求解估计区间内所有导热系数值，然后对照实验结果得出。
核技术 2013, 36(4): 040650表1 材料导热系数Table 1 Coefficient of thermal conductivity.温度Temperature/°C100 200300 400 500 600 空气Air 0.0321 0.03930.0521 0.0574 0.0622 0.0671 线圈Coil X1X2X3X4X5X6图2直动电磁阀线圈Fig.2Coil of the solenoid valve.根据定义，分别为所选定的区域赋予材料号和单元类型号，设置网格形状和尺寸，用MESH工具划分网格，本例的网格划分单元尺度为1，整个区域网格划分单元尺度一样。
为提高电磁场求解精度，选定划分网格的单元类型为PLANE55，且为轴对称。
Q v = I2R / V c(1)边界定义过程如下：1) 定义内热源热量密度。
式中(1)所示，Q v 为热量密度，I为电流，R为线圈电阻，V c为线圈体积。
2) 加载对流换热系数边界。
对流导热系数的求解通过方程(2)，其中，h为对流换热系数，N u为努赛尔数，λ为流体导热系数，l为特征长度。
h =N uλ / l (2)上表面运用大空间水平自然对流换热系数方程[5]。
其中Pr通过干空气的热物理性质表获得。
N u =B(Gr* Pr)m6.37×105 <Gr <1.12×108 B =1.076 n =1/6Gr*=Gr N u = gαql4/ν2Q = Q/S式中，g为重力加速度，α为膨胀系数，q为热流密度，v运动粘度。
其中α，v通过干空气的热物理性质表获得。
外表面运用大空间竖直自然对流换热系数的方程[5]。
N u=C(Gr Pr)n104 <Gr <3 ×109C =0.59 n =1/43×109 <Gr <2×1010C=0.0292 n =0.392×1010 <Gr C =0.11 n =1/3Gr =gαΔTl3/ν2式中，g为重力加速度，α为膨胀系数，ΔT为壁面和气体温差，v运动粘度。
其中α，v通过干空气的热物理性质表获得。
下表面运用有限空间水平自然对流换热系数方程[5]。
N u =0.212(GrδPr)1/4, Grδ=1×104–4.6×105N u =0.061(GrδPr)1/3, Grδ>4.6×105Grδ=g αΔTδ3/ν2式中，g为重力加速度，α为膨胀系数，ΔT为壁面和气体温差，δ为有限空间特征长度，v运动粘度。
其中α，v通过干空气的热物理性质表获得。
内表面运用有限空间竖直自然对流换热系数方程[5]。
N u=0.197(GrδPr)1/4(H/δ) –1/9,Grδ=8.6×103–2.9×105N u=0.073(GrδPr)1/3(H/δ) –1/9,Grδ=2.9×105–1.6×107Grδ=g αΔTδ3/ν2式中，g为重力加速度，α为膨胀系数，ΔT为壁面和气体温差，δ为有限空间特征长度，v运动粘度。
其中α，v通过干空气的热物理性质表获得。
在求解过程中，选择求解器，确定分析类型为静态分析，定义分析选项，启动求解器进行求解。
求解过程如下：1) 选择求解器；2) 确定分析类型为静态分析；3) 定义分析选项；4) 启动求解器。
求解后，在通用后处理器中查看直动电磁阀阀头温度场的分析结果，得到温度场分布图。
求解过程采用ANSYS-APDL 语言。
由于自然对流换热系数的求解必须知道线圈表面温度值，因此，该过程为迭代求解。
求解算法如下示：设置初始线圈边界温度T aWhile{通过T a计算线圈自然对流换热系数定义内热源单位体积热量Q v加载自然对流换热系数求解直动电磁阀温度场获取边界温度T bT a= T a – |T a –T b|/2}刘潜峰等：直动电磁阀线圈温度场特性分析2计算方案根据控制棒运行工况，对电磁线圈的输入电流进行计算，同时为了获得其等效导热系数，对系数遍历求解使其符合实验结果。
因此，变化如下参数：输入电流为0.05A、0.10A、0.15A、0.20A、0.25A；等效导热系数为0.01–0.7 W·m–2，间隔0.01 W·m–2。
3计算结果如图3所示，在迭代计算10次以后，自然对流换热系数均到达稳定值，可以作为最终计算的输入参数。
Ex、In、Up、Down分别是外表面、内表面、上表面和下表面自然对流换热系数。
图3自然对流换热系数迭代情况Fig.3Iteration of the coefficient of heat transfer.输入电流从0增至0.25 A时，电磁线圈内外壁温度稳态变化如图4所示，其中1、2、3、4、5、6分别是图2中线圈各测量点，Up为线圈上表面中心点，Down为下边面中心点。
稳态温度随电流增加而增加，同时内壁温度高于外壁温度高于外壳，中心温度高于边缘温度。
图4线圈各个点温度Fig.4Comparison the temperature of the coil.图5为线圈等效导热系数随电流变化的曲线，等效导热系数随电流增加而减小。
并获得了等效导热系数和电流的函数关系式，为电磁阀高温设计提供了参考数据。
λ = –8533.3I4 + 4400I3 – 726.67I2 + 28I+ 3.22图5线圈等效换热系数Fig.5Coefficient of thermal conductivity of the coil.图6 为线圈最高温度随电流变化的曲线，线圈最高温度随电流增加而非线性增大，近似2次曲线。
线圈的最高温度低于其破坏温度300°C，保证了其正常运行。
图6线圈最高温度Fig.6Highest temperature of the head of the valve.图7为各个表面自然对流换热系数随电流变化情况，随着电流增加，对流换热系数增加。
对流换热系数大小顺序为：上表面，外表面，内表面，下表面。
Ex、In、Up、Down分别是外表面、内表面、上表面和下表面自然对流换热系数。
图7各个表面自然对流换热系数Fig.7 Surface coefficient of heat transfer.核技术 2013, 36(4): 0406504计算分析图8电流为0.15 A和0.25 A时线圈温度分布图。
当电流为0.15 A时，线圈最高温度为 82.41°C；当电流为0.25 A时，线圈最高温度为202.77°C，剧烈增加。
根据Q =I2R可知，式中Q为热量，I为电流，R为电阻，当电流增大时，热能增大，温度升高。
同时，呈现2次曲线关系(图4)。
由于线圈表面主要为自然对流换热，且内表面为窄空间，外表面为大空间，故内表面的换热系数要差于外表面的换热系数，因此，内表面的温度高于外表面。
由于热源处于线圈中心，故线圈中心的温度高于边缘温度。
图8线圈温度场Fig.8 Temperature field of the coil.图9的电流为0.15 A和0.25 A时线圈热流密度分布图。
可以看出，当电流0.15 A时，线圈最高热流密度为683.09 W·m–2，而当电流0.25 A时，线圈最高热流密度为1363.2 W·m–2，剧烈增加，这是由于电流大产生热量大，故热流密度大。