双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。     

双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究EI北大核心CSCD

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。     

具有回跳特征的电磁继电器动态反力计算模型

电磁继电器触点的碰撞接触及所引起的回跳是影响继电器可靠性与电寿命的重要因素.传统的动态特性计算中,大多对此回避或仅作简化处理.本文提出了具有回跳特征的继电器动态反力计算模型.它通过分别建立衔铁与各触簧的动力学方程,将簧片结构等效为弹簧-振子模型,采用弹簧-阻尼模型计算连续接触力等方法得到动态反力特性.得到的动态反力特性包括触点间接触力、推杆接触力和各部件的运动速度及位移.经仿真与实验验证,使用该计算模型得到的结果是正确的.计算结果还表明,控制触点闭合速度、减小簧片刚度可以减小触点回跳、控制衔铁速度、增大动合超程及空程可以避免触点二次回跳.     

基于模拟退火的电磁继电器多目标容差优化设计研究

电磁继电器作为一种机、电、磁多场耦合作用的复杂系统,如何通过容差设计技术提高其可靠度并解决电寿命的分散性问题一直备受国内外继电器厂家的关注。本文从继电器动态吸反力特性的配合入手,提出了可靠性判别准则,并据此确定了基于触点分断速度、触点闭合速度及衔铁碰撞速度的三个可靠性目标;之后,构建了包括三个可靠性目标、加工可行性及加工成本的电磁继电器容差优化多目标模型并以某型号航天电磁继电器为例进行了多目标模型的权重计算;最后,研究了基于模拟退火法的多目标容差分析及分配方法,并对该航天电磁继电器进行了容差优化,使其在加工成本降低的同时可靠性指标得到了提高;该方法可进一步推广到其他产品的容差优化设计中。     

电磁继电器触簧系统动态接触特性的研究

触簧系统(包括触点和簧片)是电磁继电器的执行部件，其动态接触特性直接影响继电器可靠性。文中根据柔性多体系统动力学理论，建立了触簧系统动作过程的数学模型。应用ADAMS软件对其进行仿真与分析研究，给出了触点接触位置、推动杆位置和推动力、簧片几何尺寸等因素对触点动态接触特性(弹跳、接触力)影响的变化规律，得出了若干有关提高触簧系统动态机械特性的重要结论。研究结论可为电磁继电器机械反力系统参数优化设计提供理论基础。     

航天电磁继电器动态特性分析与研究

采用基于有限元方法的FLUX3D软件,建立了航天电磁继电器静态、动态特性计算的电磁系统模型。以某型号拍合式电磁继电器为例,计算了其静态特性和动态特性,计算结果与实验结果进行了对比,具有很好的一致性。用该方法进行动态特性的求解具有计算准确、速度快和计算效率高等特点。     

电磁继电器静态吸反力特性的测试与分析

介绍了一种电磁继电器静态吸反力特性测试分析系统。该系统采用悬臂梁式应变片力传感器测量电磁继电器吸力特性、反力特性及其舍力特性,采用直线光栅位移传感器测量衔铁（或触点）位移,以单片机为中央处理机进行测试过程的控制与数据采集,通过系统机进行数据分析与管理监控。实际测试证明,该系统适用于民用和军用电磁继电器,为改进电磁继电器吸反力配合性能、提高产品可靠性提供了试验手段。     

电磁继电器接触系统振动特性的建模与仿真分析

接触系统作为电磁继电器的功能执行部件，是继电器整体的重要组成部分。其接触系统的固有频率与响应振幅特性直接影响电磁继电器的接触可靠性。研究电磁继电器接触系统的耐振动问题是动态接触(碰撞)条件下的非线性问题，以往研究工作很少。文章通过引入局部接触刚度的概念，根据振动力学理论，建立了接触系统的等效数学模型，将接触系统等效成两自由度的线性系统进行模态、谐响应分析，分析与研究了影响接触系统振动特性的主要因素，提出了高频正弦振动条件下接触系统保证接触的合理判据，以此验证接触系统抗振性能。最后，以某型号电磁继电器的接触系统为例，运用ANSYS有限元软件，仿真分析了由尺寸参数及接触点位置参数改变引起的振动特性，仿真结果验证了该模型及理论分析的正确性。研究结论对于电磁继电器接触系统的参数设计具有指导意义，对提高带有机械触点的开关电器的抗振性设计具有一定的参考价值。     

电磁继电器返回系数的仿真计算方法研究

目前,在电磁继电器的设计和优化过程中,缺乏通过计算机仿真求得返回系数的方法.因此,提出了通过对吸合及释放过程进行动态特性仿真来计算返回系数的方法.此方法能准确地对电磁继电器的返回系数进行计算,并获得衔铁吸合和释放过程中的动作特性.应用此方法对某电磁继电器的返回系数进行仿真计算,并把仿真结果与试验结果进行对比,验证了此方法的准确性.     

铁路信号继电器触簧系统振动特性的仿真研究

以铁路信号继电器为研究对象,针对最容易发生基频谐振的触簧部件,考虑触点非线性接触的影响,建立了铁路信号继电器触簧系统刚柔耦合结构的振动特性物理模型.通过有限元方法对触簧系统进行振动仿真,并以触点接触力作为触点振动抖断的判据,得到了触簧系统在振动环境下的动态特性和振动极限加速度.通过分析不同结构参数(簧片长度、宽度、厚度、推动力)下的振动特性,得出了若干有关提高电磁继电器触簧系统抗振性能的结论.研究可为机械振动条件下铁路信号继电器触点接触失效或误动作问题的解决提供参考.     

基于正交试验设计的电磁继电器关键调整参数及优化方法

在电磁继电器调试阶段,调整参数的工艺控制直接影响继电器的反力特性,从而使吸、反力配合发生改变,最终影响到继电器的触点分断速度,分断速度的变化对继电器的电寿命产生重要影响.本文以调整参数(包括衔铁行程、返簧预压力矩、静合压力、触点间隙和动合超程)为因素,触点分断速度为指标,进行五因素四水平正交试验设计,分析、研究影响分断速度的关键参数.研究结果表明衔铁行程、触点间隙和动合超程为影响静合触点分断速度的关键参数,动合超程为影响动合触点分断速度的关键参数.最后在此基础上提出调整参数的优化方法.     

基于虚拟样机技术的超小型大功率继电器动态特性分析

基于虚拟样机技术,采用有限元软件Flux3D和多体动力学仿真软件ADAMS,建立继电器的电磁系统和机械系统模型,并通过Matlab／Simulink对机械系统和电磁系统进行耦合计算,实现继电器的动态特性仿真分析。通过对仿真结果的分析发现,该继电器存存严重的释放同跳问题。通过仿真结果和试验结果对比,验证了模型的正确性,为继电器的结构优化和性能提升提供基础。     

电磁继电器动态特性的数值分析

要设计出高性能的电磁继电器,动特性的品质良好是很重要的,本文介绍了一种电磁继电器动特性计算的新方法—二元函数插值法,并用数值方法研究了不同线圈电压时电磁继电器的动态特性。阐述了电磁继电器能否可靠吸合决定于其动态吸力特性与反力特性的配合关系和用数值方法研究了不同极靴尺寸时电磁继电器的动特性.     

基于虚拟样机技术的汽车电磁继电器静动态特性研究

基于虚拟样机技术,采用有限元软件联合仿真计算方法,建立了汽车电磁继电器静态、动态特性计算的数学模型。以某型号继电器为例,以MSC.ADAMS和Matlab/Simulink所建立的电路求解模块、电流和电磁力矩插值模块,实现了继电器动态特性的机电耦合仿真求解。试验结果验证了该方法的可行性和有效性。所得的结论对汽车电磁继电器产品的优化设计有重要价值。     

转换型功率继电器静合触点粘接优化研究

静合触点粘接是导致转换型功率继电器失效的重要原因。以某型号转换型功率继电器为研究对象,首先通过试验确定了触点释放回跳严重和电磁吸力下降是导致继电器失效的主要因素。然后通过更换簧片材料和优化尺寸参数来提高簧片刚度,抑制弹跳现象,同时增大线圈安匝保证继电器在电磁吸力下降后仍能稳定吸合。最后通过寿命试验对优化方案进行了验证。     

基于均匀试验设计的航天电磁继电器触点滑移长度优化

航天电磁继电器是一种广泛应用于航空航天、武器装备等领域的电器元件,其触点的滑移可以去除触头表面的氧化膜,分离起弧点与工作点.触点滑移长度的研究有利于提高触点接触可靠性及继电器产品寿命,本文通过对簧片与触点结构建模,得到了触点切向角及接触角变化量计算方程;通过建立接触系统的柔度、装配尺寸链计算方程确定了触点滑移长度.以触点结构参数为变量,采用均匀设计方法得到了触点滑移长度的多元线性回归模型,并确定了最优的结构参数.     

神经网络法优化接触器电磁系统

将人工神经网络优化方法引入接触器电磁系统的优化设计中,利用人工神经网络强大的非线性逼近能力和高效率的并行计算功能进行优化.采用改进BP算法前馈神经网络法,建立了接触器反力特性中拐点位置的动态吸力和激磁电流为输入神经元,以电磁系统的尺寸作为输出神经元的前向三层的神经网络,并以CJX1型接触器为样本,通过变步长法训练神经网络.网络训练成熟后,可对接触器的外型尺寸进行优化.采用神经网络法减少了大量的三维电磁场计算,可以得到很高的优化速度,很快得到结果.经优化后的接触器可减小电磁系统的体积.     

继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法

继电器电磁机构的动态特性受其本身发热及环境温度的共同影响,在仿真时忽略以上因素会导致结果准确性降低。为解决该问题,通过分析动态特性和热场计算的数学方程,提出一种基于有限元仿真的电磁-热耦合建模方法。该方法旨在通过Flux与Simulink联合仿真,结合相似原理、电阻温度系数和J-A模型,建立一个综合考虑传热学系数、线圈电阻和软磁材料性能的耦合仿真模型。以大功率直流继电器GL200为例,运用耦合建模方法,对不同环境温度和反复短时工作状态下电磁机构动态特性进行仿真分析,并通过与实测数据的对比,证明电磁-热耦合模型仿真结果比忽略温度的模型仿真结果更加合理。     

电磁继电器触动时间、超程时间及自由运动时间的测试分析方法

电磁继电器时间参数(包括吸合时间、释放时间、触动时间、回跳时间等)是保证其质量特性的重要参数，其中触动时间、超程时间、自由运动时间对研究继电器可靠性、动态性能具有重要意义。然而，以往的电磁继电器测试装置中往往忽视这三个时间参数的测试。通过分析电磁继电器的吸合动态过程，根据测试的线圈电流和触点电压的同步信号数据，采用高斯-牛顿法或麦克托法对触动时间进行分析，给出了触点超程时间和自由运动时间的分析算法。     

航天电磁继电器动态特性测试系统的研究

采用线阵CCD数字图像处理技术,研究了航天电磁继电器动态特性测试系统的硬件及软件设计方法,给出了某型号航天电磁继电器动态特性的测试结果.结果表明,该系统对研究电磁继电器可靠性测试的有效性,为航天电磁继电器的可靠性设计提供了试验依据.