一种直通式电磁阀电磁线圈参数确定方法与流程

本发明提供了一种直通式电磁阀电磁线圈参数确定方法，可用于液体姿轨控动力系统直通式电磁阀组件设计，辅助应用于液体姿轨控动力系统论证。

背景技术：

直通式电磁阀是一种控制元件，广泛应用与姿轨控动力系统中，是实现姿轨控动力系统控制的重要执行机构。电磁阀的线圈磁路设计有严格的设计规程，选用确定的参数繁多，且需遵循多种设计规范约束，最终设计结果也需要满足多种校核规则，当参数设计校核未通过时，涉及工作者就需要回到之前的若干个设计步骤，修改并重新确认参数直至校核通过，该迭代过程的每一次修改都伴随着若干步骤数个参数的重新选取确认过程，往往需要耗费设计者较大的精力。

在数字化技术日益发展的背景下，通过数字化手段来提高设计效率成为一种趋势，但直通式电磁阀线圈磁路设计过程由于其具有超顺序逻辑的工程算法特点，其软件实现具有一定的困难，如不能解决该问题，直接将工程算法软件化封装，则仍存在传统设计中需要反复迭代修改确认参数的过程，无法起到有效提高设计效率的目的。所以，传统的电磁阀线圈磁路工程设计算法具有设计过程反复次数多，效率低，且软件化困难的特点。

技术实现要素：

为了解决现有直通式电磁阀电磁线圈参数确定方法，在确定过程反复次数多，效率低，且软件化困难的问题，本发明提供一种基于参数记忆及参数选取过程记录的直通式电磁阀电磁线圈参数确定方法。

本发明的一种直通式电磁阀电磁线圈参数确定方法，其特殊之处在于,包括以下步骤：

1)根据电磁阀流通能力要求计算出阀口通径、工作行程；通过密封比压计算得到电磁阀的起动力；

2)根据用户输入的线圈温升初值、线圈通电时间、线圈长厚比及线圈充填系数初值计算线圈长度最小值，用户根据线圈长度最小值确定线圈长度，同时记录线圈长度最小值与用户所确定的线圈长度的对应关系；

根据用户输入的线圈长厚比及确定的线圈长度计算线圈厚度；

3)通过步骤1)获得的起动力及用户输入的工作气隙磁密确定衔铁直径，根据衔铁直径、工作气隙磁密、导向壁厚及步骤2)所获得线圈厚度计算得到漆包线直径的最小计算值，用户根据漆包线直径的最小计算值确定漆包线直径，同时记录漆包线直径的最小计算值与用户确定的漆包线直径的对应关系；

4)通过步骤2)确定的线圈厚度、线圈长度及步骤3)确定的漆包线直径获得线圈的最大层数及每层的线圈匝数；用户根据最大层数确定线圈实际层数，进而获得了线圈的总匝数，同时记录线圈层数的饱和关系；

5)通过步骤3)确定的衔铁直径、用户输入的导向壁厚及步骤4)所获得的线圈总匝数计算线圈电阻；根据线圈电阻及步骤4)所获得的线圈总匝数校核线圈磁势；

6)判断步骤5)的校核结果是否满足要求，如果否，进行步骤7)；是，则进行步骤8)；

7)电磁线圈磁势校核迭代

7.1)根据步骤3)记录的对应关系重新确定漆包线直径，根据重新确定的漆包线直径、步骤2)确定的线圈长度及线圈厚度及步骤4)记录的线圈层数的饱和关系重新确定线圈的总匝数；

7.2)将步骤7.1)重新确定的漆包线直径及线圈的总匝数代入步骤5)重新校核线圈磁势，进入步骤6)；

8)电磁线圈充填系数校核

8.1)根据步骤2)确定的线圈长度、线圈厚度、步骤3)确定的漆包线直径及步骤4)确定的线圈总匝数计算线圈实际充填系数；

8.2)将步骤8.1)计算的线圈实际充填系数与用户输入的充填系数初值进行比较，判断实际充填系数是否满足要求，如果不满足，进入步骤9；如果满足，进入步骤a)；

9)充填系数迭代

修改充填系数，根据修改后充填系数及步骤2)确定的对应关系重新确定线圈长度及线圈厚度，并将重新确定的线圈长度及线圈厚度代入步骤8.1)重新计算线圈实际充填系数，进入步骤8.2)；

a)温升校核

a.1)根据步骤3)确定的衔铁直径、用户输入的导向壁厚及步骤2)确定的线圈厚度计算电磁阀外壳内径；

a.2)根据步骤8)计算的线圈实际充填系数、步骤3)确定的衔铁直径、用户输入的导向壁厚、步骤a.1)计算的电磁阀外壳内径、步骤5)获得的线圈磁势及步骤2)确定的线圈长度计算线圈温升，同时记录线圈温升计算过程中所用到的各参数的值；

a.3)判断线圈温升是否满足使用要求，如果不满足，进行步骤b)；如果满足，进行步骤c)；

b)温升迭代

修改线圈长度，将修改的线圈长度代入步骤7)；

c)电磁线圈吸力校核

c.1)通过用户输入的工作气隙、步骤3)确定的衔铁直径、步骤4)确定的线圈总匝数及步骤5)计算的线圈电阻确定电磁阀的初始吸力；

c.2)判断电磁阀的初始吸力是否大于步骤1)所计算的起动力，如果否，进入步骤d)；如果是，则完成设计；

d)电磁线圈吸力迭代

修改衔铁直径，根据修改后的衔铁直径及步骤3)记录的对应关系重新计算漆包线直径，将重新计算的漆包线直径代入步骤4)。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明在电磁线圈设计中提供了一种设计迭代过程软件流程化方法，解决了传统工程算法设计中超顺序逻辑的软件化问题，通过记忆参数及参数选取过程的方式，将用户第一次的选择作为初始条件，第一次确定的参数与计算值之间的对应关系在复核功能中保持不变，在复核功能中将前置算法进行了部分参数重置计算，从而使得用户的调整参数最终能够集中显示，解决了参数往复修改迭代过程人机交互体验差的问题，提高了软件的操作效率；也为其他工程迭代算法的软件化实现提供了一种解决思路，具有较好的推广应用价值。

附图说明

图1电磁线圈设计方法流程图；

图2电磁线圈磁势校核迭代流程图(迭代流程1)；

图3电磁线圈充填系数及温升校核迭代流程图(校核流程1)；

图4电磁线圈充填系数校核迭代流程图(迭代流程2)；

图5电磁线圈温升校核迭代流程图(迭代流程3)；

图6电磁线圈吸力校核流程图(校核流程2)；

图7电磁线圈吸力校核迭代流程图(迭代流程4)。

具体实施方式

一种直通式电磁阀电磁线圈参数确定方法，能够根据总体要求的直通式电磁阀性能指标要求，用简单明了的设计流程，帮助设计人员进行直通式电磁阀的关键设计参数确定，为能够进行快速数字模型生成提供条件。

为解决传统工程算法设计中超顺序逻辑的软件化问题，在计算过程中软件自动识别并记录用户初始参数及选取参数之间的关系，选取准则，当用户需要更改中间步骤参数时，软件自动将用户修改点前的参数按照记录结果赋值计算，修改点后的参数按照记录的用户选择习惯自动取值自动圆整，从而将迭代的过程按照一定的经验规则调整为允许中间过程重置的流程式计算过程。

本发明的直通式电磁阀电磁线圈参数确定方法，包括以下步骤：

1)根据电磁阀流通能力要求计算出阀口通径、工作行程；根据用户选择的密封形式(菌状密封、锥面密封)，依据密封设计准则确定最小密封力，与通过作用面积及介质压力确定的介质反力一起计算获得电磁阀的起动力；

根据最小密封力以及介质反力，结合介质力作用方向计算密封所需的弹簧安装力。基于弹簧安装力及行程，根据弹簧设计准则，确定弹簧相关参数。

2)根据用户输入的线圈温升初值、线圈通电时间、线圈长厚比及线圈充填系数初值计算线圈长度最小值，用户根据线圈长度最小值确定线圈长度，同时记录线圈长度最小值与用户所确定的线圈长度的对应关系；

根据用户输入的线圈长厚比及步骤2)确定的线圈长度计算线圈厚度；

3)通过1)步骤获得的起动力及用户输入的工作气隙磁密确定衔铁直径，根据衔铁直径、工作气隙磁密、导向壁厚及步骤2)所获得线圈厚度计算得到漆包线直径的最小计算值，用户根据漆包线直径的最小计算值确定漆包线直径，同时记录漆包线直径的最小计算值与用户确定的漆包线直径的对应关系；

其中工作气隙磁密需依据步骤1)计算的工作行程结合选取的软磁材料磁性能参数确定工作气隙磁密。

4)通过步骤2)确定的线圈厚度、线圈长度及步骤3)确定的漆包线直径获得线圈的最大层数及每层的线圈匝数；用户根据最大层数确定线圈实际层数，进而获得了线圈的总匝数，同时记录线圈层数的饱和关系；

5)通过步骤3)确定的衔铁直径、用户输入的导向壁厚及步骤4)所获得的线圈总匝数计算线圈电阻；根据线圈电阻及步骤4)所获得的线圈总匝数校核线圈磁势；

6)判断步骤5)的校核结果是否满足要求，如果否，进行如图3所示的步骤7)；是，则进行如图3所示的步骤8)；

7)电磁线圈磁势校核迭代

7.1)根据步骤3)记录的对应关系重新确定漆包线直径，根据重新确定的漆包线直径、步骤2)确定的线圈长度及线圈厚度及步骤4)记录的线圈层数的饱和关系重新确定线圈的总匝数；

7.2)将步骤7.1)重新确定的漆包线直径及线圈的总匝数代入步骤5)重新校核线圈磁势，进入步骤6)；

8)电磁线圈充填系数校核

8.1)根据步骤2)确定的线圈长度、线圈厚度、步骤3)确定的漆包线直径及步骤4)确定的线圈总匝数计算线圈实际充填系数；

8.2)将步骤8.1)计算的线圈实际充填系数与用户输入的充填系数初值进行比较，判断实际充填系数是否满足要求，如果不满足，进入如图4所示的步骤9；如果满足，进入如图3所示的步骤a)；

9)充填系数迭代

修改充填系数，根据修改后充填系数及步骤2)确定的对应关系重新确定线圈长度及线圈厚度，并将重新确定的线圈长度及线圈厚度代入步骤8.1)重新计算线圈实际充填系数，进入步骤8.2)；

a)温升校核

a.1)根据步骤3)确定的衔铁直径、用户输入的导向壁厚及步骤2)确定的线圈厚度计算电磁阀外壳内径；

a.2)根据步骤8)计算的线圈实际充填系数、步骤3)确定的衔铁直径、用户输入的导向壁厚、步骤a.1)计算的电磁阀外壳内径、步骤5)获得的线圈磁势及步骤2)确定的线圈长度计算线圈温升，同时记录线圈温升计算过程中所用到的各参数的值；

a.3)判断线圈温升是否满足使用要求，如果不满足，进行如图5所示的步骤b)；如果满足，进行如图6所示的步骤c)；

b)温升迭代

修改线圈长度，将修改的线圈长度代入步骤7)；

c)电磁线圈吸力校核

c.1)通过用户输入的工作气隙、步骤3)确定的衔铁直径、步骤4)确定的线圈总匝数及步骤5)计算的线圈电阻确定电磁阀的初始吸力；

c.2)判断电磁阀的初始吸力是否大于步骤1)所计算的起动力，如果否，进入如图7所示的步骤d)；如果是，则完成设计；

d)电磁线圈吸力迭代

修改衔铁直径，根据修改后的衔铁直径及步骤3)记录的对应关系重新计算漆包线直径，将重新计算的漆包线直径代入步骤4)。