組合閥由 3 個直動電磁閥組成，電磁閥的性能直接影響組合閥的性能，從而影響控制棒水壓驅動技術的運行性能。而電磁閥線圈的正常運行直接影響電磁閥的工作性能，因此，本文對電磁線圈發熱情況進行了研究。運用ANSYS 電磁場分析軟件，變化輸入電流，對直動電磁閥線圈進行了溫度場特性分析，并予以了實驗驗證。結果表明，當電流增大時，溫度升高;內壁溫度高于外壁溫度，中心溫度高于邊緣溫度，其中內壁中心溫度最高;線圈最高溫度低于其破壞溫度;獲得了線圈等效導熱系數;在考慮誤差的條件下，計算分析有較高的準確性。為電磁閥工作參數設計提供了依據。

　　核反應堆控制棒驅動機構是反應堆最關鍵的安全設備，擔負著反應堆的啟動、功率調節及停堆等重要功能。控制棒水壓驅動系統[2]是一種新型的內置式控制棒驅動技術，它是在對清華大學發明的水力驅動控制棒系統深入研究的基礎上，結合商用壓水堆磁力提升器的優點發展而來的。組合閥是控制棒水壓驅動系統的關鍵設備，驅動機構的運動就是通過電磁閥發出的脈沖水流進行控制調節[3]。組合閥是由電磁閥、閥頂蓋、閥本體和閥底座組成，其中直動電磁閥是組合閥的重要組成部分。

　　電磁閥是自動化儀表中執行器的一大分支，具有重量輕、尺寸小、型式多樣，動作時間極快，電信號傳輸，便于與計算機連接等等，因此，電磁閥在工農業、運輸業、航天航空業、旅游業以及生活設施等各個方面均獲得廣泛運用。電磁閥按其能量轉換方式可分為以下2 種：直動式電磁閥和先導式電磁閥。

　　本文以直動電磁閥為研究對象，就控制棒水壓驅動系統運行過程中直動電磁閥線圈多種運行工況運用ANSYS 軟件進行了溫度場特性分析。

1、計算模型

　　控制棒水壓驅動系統中的組合閥結構由圖 1 可見。主要由頂蓋1、動鐵芯2、定鐵芯3、大推桿4、線圈上蓋板5、外殼6、線圈7、線圈下蓋板8 等組成。其中動鐵芯和定鐵芯的材料為1J50，大推桿的材料為1Cr18Ni9Ti，線圈上蓋板和下蓋板的材料為DT4C，外殼的材料為10 鋼。線圈匝數為13205 匝。直動電磁閥的輸入電流為直流電0.05–0.25 A。

圖 1 電磁閥結構示意圖

　　圖2(a)為線圈結構簡圖，其中1，2，3，4，5，6 各點為實驗測量各點。在分析中，獲取其計算值并與實驗室對比。由于電磁線圈具有軸對稱的結構特點，將其簡化為二維模型進行計算求解(圖2(b))。模型分為2 種材料區域，由表1 所示。其中線圈的導熱系數未知，首先遍歷求解估計區間內所有導熱系數值，然后對照實驗結果得出。

表1 材料導熱系數

5、結語

　　(1) 隨著時間增加，溫度增加，且達到穩定狀態。當電流增大時，溫度升高，且呈現2 次關系。內壁溫度高于外壁溫度，中心溫度高于邊緣溫度。

　　(2) 獲取了線圈的等效導熱系數經驗公式，為電磁閥設計提供了參考數據。

　　(3) 線圈的最高溫度低于其破壞溫度,保證其正常運行。

　　(4) 在考慮環境溫度影響下，數值模擬值和實驗值符合較好。