电磁阀利用通电线圈激磁产生电磁力,驱动阀芯运动以开启或关闭阀,是自动控制领域重要的执行部件.电磁力和功率消耗是电磁阀非常重要的技术指标.合理的电磁阀设计应当既保证电磁阀有足够的吸力以保证其正常、可靠地工作,又要使其功率消耗尽量少,以提高其经济性.该文介绍了有限元法的发展历史,详细推导了二维静态有限元法的公式,在此公式的基础上推导了以矢量磁位为未知量的涡流场有限元方程,并对有限元法的存储和求解也做了介绍.以电磁阀为研究对象,建立了其有限元模型.该模型的激励源可以是电压也可以是电流,在电磁阀校核时,采用外加的电流源,而在电磁阀设计时采用电压源,这时必须加上电压约束条件.并且给出磁场和电磁力的计算公式.电磁阀磁场分析程序基于Windows的图形界面,主要包括三个模块:前处理即VB界面模块;电磁场计算模块,采用FORTRAN语言编写;后处理模块,采用Matlab的界面和图形处理功能.每一个模块都给出了程序流程框图,以及一些必要的输入输出文件.利用VB和Matlab的一些新特性构造的界面直观,便于维护,提高设计效率.软件可以通过选择不同的导线线径和匝数,分析交、直流SRS1或SRS2阀的磁场分布,计算各个部件的损耗以及电磁力等.利用新建的电磁阀有限元模型,对两个实际例子的磁场做了精确的分析.电磁力的计算值与测试结果进行了比较,误差保护在5﹪以下,比手算公式要精确的多.通过分析得出,直流阀和交流阀在导磁板和铁心接合处磁密较大,容易导致过热.当保持匝数不变时,两种阀的功耗都随着线径的增大而大幅度减小,而电磁力基本保持不变;当保持线径不变时,两种阀的电磁力和功耗都随着匝数的增加基本呈线性增加的趋势,但是对于交流阀在匝数超过一定值时电磁力会逐渐减小.因此,在实际的电磁阀设计中要综合考虑匝数和线径这两个因素,在不增加成本和体积的基础上,尽可能满足电磁力大小和降低功耗.