基于Maxwell与Simplorer的电磁阀动态响应仿真

基于Maxwell与Simplorer的电磁阀动态响应仿真

Maxwell中的Simplorer软件是电路和其他求解场的一个耦合场平台，他可以耦合电磁场和电路，温度场和电路，本次以电磁阀为例，本身的场路耦合可以在Maxwell里的circuit实现，采用Simplorer进行联合仿真主要是考虑以下两点：

（1）Maxwell的circuit中元器件类型不全，比如稳压二极管；

（2）Simplorer中可以搭建电磁阀阀芯运动部分。

一、联合仿真关键点

联合仿真的关键点如下脑图所示。

1. Maxwell部分

仿真部分必须包含motion，绕组的激励必须设定为外电路，并且要设定运行与Simplorer耦合仿真。（Simplorer与twinbuilder是一样的，新版叫twinbuilder）

2.耦合传递数据

Simplorer与Maxwell仿真是弱耦合的方式实现的，Maxwell向Simplorer传递的是电磁力，Simplorer向Maxwell传递的是位移。

3.Simplorer部分

质量块为运动部件整体的质量，所有的力均作用在质量块到out的连线上，力的方向根据组件标记的红点确定。

4.其他注意点

需添加电磁阀质量块限位，需添加初始力，弹簧需设定胡克系数。本部分在Maxwell内进行motion设定时也有相应设定，但是与Simplorer联合仿真时失效。

二、联合仿真步骤

对于大部分仿真者来说，以上的关键点就能够指导进行联合仿真了，为了巩固知识点，我们把软件的一些截图贴出来供大家参考

1、绕组激励设定

绕组激励类型设定为外电路。

2、耦合设定

需要允许Maxwell与twinbuilder进行瞬态联合仿真。

3、在Simplorer中设定好link的Maxwell文件后，Maxwell中的机械部分变灰。

4、在Simplorer中设定link

5、链接Maxwell设计

选择要链接的Maxwell设计文件。

6、在Simplorer中生成的电磁阀模型

可以看到在Simplorer中生成的电磁阀模型为四端口模型，其中电气端口两个，机械端口两个。

7、电路、机械部分搭建

8、电路部分搭建

电路部分包括激励电压源，脉冲开关，续流回路。续流回路包括续流电阻，二极管与稳压二极管。其中的二极管为了防止绕组正向导通时续流回路导通，稳压二极管是为了断电时，绕组电流快速降为0.

9、机械部分搭建

机械部分的参考资料并不多，我们经过摸索才搭建了机械部分的模型。其中质量块模拟的都是阀芯质量，在质量块的回路上增加了一个弹簧阻尼，阀芯限位，初始受力三部分。

10、仿真结果

通过Simplorer引入的联合仿真实现了电磁阀动态仿真的目的，稳压二极管的加入可以在反电动势与电流上看出发挥的作用（反电动势在末端变化较快，电流下降更快）。

总结：基于Maxwell与Simplorer的电磁阀联合仿真实现了电磁阀电路部分的自由创建与机械部分的自由创建。

文章来源于 丁二  哈尔滨工业大学 电气工程硕士