98 – 制御シミュレータとJMAG-RTを用いた電磁弁の応答特性解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

電磁弁は、電磁石の磁力を用いて可動鉄心を動かすことで弁を開閉します。流体の流量を細かく制御できるタイプの弁では全開、全閉以外にその中間状態も取りうるため、応答速度や位置制御性などの指令値に対する高い応答性が求められます。電磁弁の応答速度や位置制御性は電磁弁の磁気回路が持つ特性と制御特性の両者に影響を受けるため、双方の特性を考慮した解析が必要になります。
JMAGでは、電磁弁が含有する吸引力やインダクタンスの高調波、電流依存性を考慮した詳細で実機に即した電磁弁モデルを作成することが出来ます。この電磁弁モデル”JMAG-RTモデル”を制御/回路シミュレータに組み込むことにより、電磁弁の磁気飽和特性や空間高調波とモータドライバの制御特性の両方を考慮した連携シミュレーションを行うことができます。
ここでは、吸引力やコイルのインダクタンスの高調波、電流依存性をJMAG-RTを用いて求めた後、JMAG-RTモデルとして制御/回路シミュレータへ取り込んで、電磁弁の位置を目標値に制御する解析を行います。

可動鉄心位置の時間変化

可動鉄心位置の時間変化を図1、励磁電流の時間変化を図2に示します。図1に示すように、位置0(mm)から位置1.5(mm)への移動と位置1.5(mm)から位置3.0(mm)への移動は同じ1.5(mm)の移動ですが、電磁力およびインダクタンスの電流依存性、位置依存性やバネ定数の影響を受けるため移動の軌跡が異なります。 図2より、可動鉄心が移動し始める瞬間にサージ電流が発生していることが分かります。サージ電流は周辺の電気機器を破損させる恐れがあるため、過大な場合は検討が必要になります。

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