基于田口算法的电磁铁结构的优化设计

电磁铁凭借其快速性和稳定性可作为真空断路器的合闸机构。由于电磁铁的结构参数较多,在过往设计研究中难以考虑各参数对电磁力影响的耦合关系,针对这一问题,提出了一种基于田口算法的电磁铁多结构优化方法。对电磁铁进行等效磁路分析,确定对电磁力影响较大的参数作为田口算法的控制因子;以不同位置的最大电磁力为优化目标,基于有限元分析和田口算法建立直角表,分析了各控制因子对电磁力的影响规律,考虑电磁铁的功率及体积限制,并对电磁铁的最终参数进行选择;将电磁场和运动方程耦合计算,开展了电磁机构的瞬态有限元分析,对比了电磁铁优化前后的运动特性;进行了样机实验,实验与仿真结果表明,经过优化后的电磁铁所需的驱动电流更小,使用100mF电容预充到72 V电压,可在135 ms内完成6 mm运动行程。该方法可指导电磁铁结构的优化。     

瞬态条件下电磁轨道发射装置绝缘体热损伤分析

电磁轨道发射装置绝缘体在瞬态发射条件下易出现热损伤而影响其支撑强度和绝缘性能。为分析电枢膛内运动以及炮口电弧回流两个阶段绝缘体的热损伤情况，该文建立了三维瞬态电-磁-热耦合模型以及考虑G10绝缘体细观结构的流-固-热耦合模型。结果显示：电枢膛内运动阶段，绝缘体最高温度始终出现在电枢起始位置附近，接近最高允许工作温度；炮口电弧回流阶段，回流电弧对绝缘体纱线的影响很小，仅口部1.3 mm范围内的纱线形成“倒角”状热损伤，但对绝缘体内表面电弧流经区域的树脂造成了大范围热分解，树脂的热分解损伤占主导地位，并得到了试验验证。导轨冷却系统设计可以避免绝缘体支撑强度下降，采用炮口消弧装置以及提高树脂的抗热侵蚀能力有助于避免绝缘失效。