作动器设计解决方案

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促动器（Actuators，又称为执行器、致动器、电磁阀、螺线管、电磁铁等），是一种通电产生磁场来控制衔铁实现

理想电磁力、转矩和位移的设备。衔铁为铁磁物质，受到磁场作用后产生吸力并把电能转化成机械能，用于对负载的

速度、方向、位移、力进行控制。促动器应用领域广泛，包括：燃料喷射电磁阀、电能分配器（断流器、断路器、继

电器、接触器等）、各种汽车、液压工业应用等。

促动器的发展方向是精简化、智能化、通用化，高效率，其典型设计难题包括：电磁优化设计、热性能优化、结构/强

度/刚度优化、流动/摩擦特性分析、疲劳/寿命分析、控制系统集成等。随着现代CAE仿真技术的日趋成熟，企业完全

可以将这种先进的研发手段与试验和经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效指导产品的研发设计，节

省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅提高企业的市场竞争力。
 

ANSYS促动器设计解决方案的技术优势

全面：解决促动器的诸多设计难题

   从部件到系统

   从单领域到多领域

   从单物理场到多物理场

   嵌入式代码开发

多场耦合优化设计：提高性价比

 定制化设计流程：缩短上市周期

 先进：相关设计工具为业界领先

 唯一：全面的集成化、工程化设计解决方案为业界独有

ANSYS集成化的促动器设计解决方案及流程

促动器电磁设计问题

 静态/瞬态电磁场分析

 瞬态电磁性能优化设计

 闭合时间、电磁力

 尺寸、成本

 考虑剩磁对电磁性能的影响

 多物理场分析：电磁力、电磁损耗计算

 控制系统设计和控制代码开发

集成化系统设计

促动器的电磁设计问题主要包括部件和系统。采用ANSYS软件仿真，可以优化设计促动器的电磁特性，包

括：电磁力和闭环时间优化，线规、匝数、形状、材料属性优选，电磁损耗和电磁力密度的精确计算，以

便用于热、结构、强度分析等；可以提取降阶模型或通过瞬态协同仿真技术，实现高层次、高精度场路耦

合系统设计；可以实现控制电路设计、控制算法优化和嵌入式代码开发等。

促动器强度、刚度问题

 促动器外壳、主轴等强度分析

 促动器轴承、卡簧、螺栓、齿轮等零部件校核

 促动器的传动系统强度、刚度分析

促动器及主要零部件在结构设计中，需要对产品的外壳、主轴、螺栓等强度刚度进行分析，通过分析其实

际受力状况考核其强度刚度风险，在满足性能要求的前提下减轻质量，优化结构尺寸。ANSYS软件可以帮

助解决在不同的工况条件下，促动器零部件的强度、刚度及稳定性问题。

促动器机构动力学问题

 执行机构的多体动力学仿真

 传动机构的多体动力学仿真

 齿轮啮合运动

ANSYS软件可以仿真分析促动器执行机构、传动机构等运动部件的多体动力学问题，通过输出零部件的位

移、速度、加速度等运动曲线，了解机构的运动特性和受力情况。

促动器疲劳耐久性问题

 作动缸密封橡胶疲劳寿命分析

 承受往复运动的传动机构疲劳分析

促动器的抗疲劳性能和可靠性会直接影响促动器的控制对象。ANSYS高级疲劳分析和设计软件可以分析促动器关

键零部件由于反复运动引起的高、低周疲劳问题。

促动器振动及噪声问题

 机壳、传动机构等关键部件的振动分析，如模态分析、瞬态响应分析

 促动器的振动噪声问题

 促动器气动降噪技术的改进

 

通过ANSYS软件分析，可以获知产品的振动特性，通过机壳、传动机构等部件的模态分析，寻找结构的固有振动特

性，经过优化设计，避免共振，降低振动，减少噪声。气动噪声的计算用以评估促动器对其他设备的影响情况，判

断噪声的来源、种类，降低噪声对设备的影响。

促动器的流动及传热问题

 促动器气动外形设计的改进

 促动器阀门不同开度的流量特性分析

 促动器的节流特性分析

促动器流体冷却效果的研究
 

促动器被广泛应用于各工业领域中，从流动分析角度而言促动器常常需要考虑外形对气动特性的影响；分析设备内部

流动的特性，如进行阀门开度流量特性分析、节流特性分析等；考虑泄漏流体的冷却效果。运用ANSYS流体动力学

分析软件可以有效处理促动器设计中遇到的气动、节流、冷却、散热等问题，起到优化设计、改善性能参数的作用。