三相磁保持继电器动态特性分析及优化设计

第一章绪论 (1)

1.1引言 (1)

1.2低压电器发展现状 (2)

1.3磁保持继电器的国内外研究现状及发展趋势 (3)

1.4本课题主要研究内容 (4)

第二章磁保持继电器模型的建立 (7)

2.1磁保持继电器工作原理简介 (7)

2.2基于PRO/E建立磁保持继电器的模型 (9)

2.2.1对实物和图纸进行分析 (9)

2.2.2建立磁保持继电器的三维模型 (9)

2.2.3将Pro/E中的模型导入ADAMS (9)

2.3基于ADAMS完善磁保持继电器模型 (10)

2.3.1ADAMS软件简介 (10)

2.3.2磁保持继电器动态仿真建模 (12)

2.3.2.1添加约束 (12)

2.3.2.2磁链和电磁吸力的添加 (14)

2.4磁保持继电器的动态数学模型 (18)

2.4.1磁保持继电器的动态数学模型 (18)

2.4.2磁保持继电器的动态特性计算 (19)

第三章磁保持继电器的刚体动力学仿真及优化设计 (21)

3.1ADAMS多体系统动力学模型 (21)

3.1.1ADAMS多刚体系统动力学模型 (21)

3.1.2ADAMS采用的碰撞模型 (22)

3.2试验验证磁保持继电器仿真结果的正确性 (23)

3.2.1磁保持继电器电流测试 (23)

3.2.2磁保持继电器刚体模型的电流特性仿真结果与实测值的比较 (25)

3.3磁保持继电器刚体模型的动态特性 (27)

3.3.1磁保持继电器触头分断过程的动态特性 (27)

3.3.2磁保持继电器触头闭合过程的动态特性 (28)

3.4基于刚体模型对磁保持继电器的优化设计 (29)

III

3.4.1不同脉冲电压幅值下磁保持继电器的动态特性 (30)

3.4.2不同脉冲宽度下磁保持继电器的动态特性 (31)

3.4.3刚体模型中簧片组件刚度系数与弹片刚度系数的优化 (32)

第四章磁保持继电器的刚柔耦合动力学仿真 (37)

4.1ADAMS多柔性体系统动力学模型 (37)

4.1.1柔性体变形的表示 (37)

4.1.2柔性体的模态综合法 (37)

4.2磁保持继电器的刚柔耦合建模 (39)

4.2.1模态中性文件的生成 (39)

4.2.2磁保持继电器刚柔耦合模型的动态特性 (43)

第五章结论 (47)

参考文献 (49)

攻读学位期间所取得的相关科研成果 (53)

致谢 (55)

河北工业大学硕士学位论文

第一章绪论

1.1引言

近些年来，微电子技术发展迅速，对与之配合的继电器的体积和功耗要求越来越高。尤其对于航天、军事领域的继电器，研究体积小、结构紧凑、质量轻便、工作可靠、耗能少的继电器成为主要趋势[1]。在这种大环境下，磁保持继电器这种小型、节能的继电器应运而生，成为适应现代电子器件低功耗要求的新型控制低压电器。它的显著特点就是无需长时间通电，只要通入动作、复位脉冲，继电器就能实现触头状态的切换，当外加脉冲失效后继续维持在原来的工作状态，控制起来方便，因此磁保持继电器又叫磁闭锁电器或脉冲继电器[2,3]。

电磁机构中包含永久磁铁的磁保持继电器与极化继电器很相近，因而具备了极化继电器的高灵敏度、快速动作和较高的耐环境条件的优点，同时由于其触头系统和普通继电器的共性，磁保持继电器又继承了普通继电器的优点。磁保持继电器的衔铁相比普通继电器衔铁质量要大一些，所以在外界电磁干扰信号下，其动作惯性大，发生误动作的可能性降低。当磁保持继电器作为外置负荷开关的执行元件时，可以提高外置负荷开关的稳定性和可靠性。

磁保持继电器控制方便、体积小、节能、节材、可靠性高的特点使它在广泛领域获得了十分重要的应用。

动态特性可以揭示各个参量间在不同条件、不同时刻的关系以及各个参数随时间的变化规律。电磁系统的动态特性主要有衔铁位移与时间的关系、激磁电流与时间和衔铁位移关系、运动部件的速度与时间和衔铁位移的关系等，这些动态特性能反映出器件的动作的快慢、可靠性，进而对这些数据进行分析可以对模型的改进提出指导性意义[4]。而作为传统低压电器产品执行器官的触头系统，闭合过程中的弹跳、火花、熔焊与磨损；闭合状态的动静触头接触特性等等都涉及到动态过程的分析与计算。

在磁保持继电器应用越来越广泛的今天，研究其动态性能对实际生产和使用有重大指导意义。

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