自本世紀(jì)以來(lái),電磁機(jī)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電器中,其性能和功耗對(duì)開(kāi)關(guān)電器的重要性不言而喻。因?yàn)殡姶艡C(jī)構(gòu)導(dǎo)磁材料的磁滯特性產(chǎn)生的剩磁會(huì)導(dǎo)致電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)鐵芯復(fù)位時(shí)間變慢,甚至拒放,在工程上通常采用防剩磁間隙技術(shù)來(lái)對(duì)剩磁進(jìn)行抑制,此技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題,間隙大小往往靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)置,設(shè)置過(guò)大會(huì)產(chǎn)生不必要的功耗,過(guò)小又會(huì)導(dǎo)致剩磁抑制不徹底的問(wèn)題。造成此問(wèn)題的原因是目前電磁機(jī)構(gòu)的電磁計(jì)算采用導(dǎo)磁材料的基本磁化曲線(xiàn),此計(jì)算方法雖然能保證一定精度,但是無(wú)法對(duì)導(dǎo)磁材料的磁滯特性所產(chǎn)生的剩磁進(jìn)行準(zhǔn)確分析。因此,電磁機(jī)構(gòu)防剩磁間隙設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵問(wèn)題是如何解決電磁機(jī)構(gòu)導(dǎo)磁材料的磁滯建模和磁滯效應(yīng)下的電磁計(jì)算。首先,本文對(duì)電磁機(jī)構(gòu)導(dǎo)磁體所用的鐵磁材料的磁特性進(jìn)行分析,搭建了鐵磁材料磁特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái),由此獲得了電磁機(jī)構(gòu)常用導(dǎo)磁材料的磁特性數(shù)據(jù)。并引用JA模型對(duì)鐵磁材料進(jìn)行磁滯建模,運(yùn)用合適的優(yōu)化算法以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)對(duì)JA模型參數(shù)進(jìn)行識(shí)別校正。其次,分析有無(wú)磁滯效應(yīng)下電磁機(jī)構(gòu)的工作特性,通過(guò)JA磁滯模型和有限元模型相結(jié)合的磁滯-有限元的方法,對(duì)典型結(jié)構(gòu)的電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行磁滯效應(yīng)下的電磁計(jì)算。此外,對(duì)電磁機(jī)構(gòu)剩磁大小的影響因素,以及... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

磁特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置設(shè)備圖

第3章電磁機(jī)構(gòu)導(dǎo)磁材料剩磁特性影響研究273.2.1有限元幾何模型建立由3.1.1節(jié)所示的開(kāi)關(guān)電器螺管式電磁機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)為仿真模型進(jìn)行分析，模型的主要部件尺寸如表3.1所示。表3.1螺管式電磁機(jī)構(gòu)模型主要部件尺寸Tab.3.1Mainperformanceparametersofcommonlyusedsoftmagneticmaterials部件尺寸參數(shù)尺寸（mm）動(dòng)鐵芯高度22.7動(dòng)鐵芯半徑6.0靜鐵芯高度19.2靜鐵芯半徑6.0導(dǎo)磁外殼厚度1.9由表3.1的電磁機(jī)構(gòu)的主要部件尺寸大小，在Maxwell有限元分析軟件中建立其有限元仿真幾何模型，因?yàn)槠淇臻g結(jié)構(gòu)為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，可以建立起二分之一2D模型仿真分析即可，如圖3.4所示。圖3.4螺管式電磁機(jī)構(gòu)有限元仿真模型Fig.3.4Structureandsimulationmodelofsolenoidtypeelectromagneticactuator在電磁有限元仿真中網(wǎng)格剖分的質(zhì)量影響著電磁計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，在Maxwell軟件中網(wǎng)格的剖分方式主要分為自適應(yīng)剖分和手動(dòng)剖分兩種方式。在2D瞬態(tài)場(chǎng)計(jì)算中為了使計(jì)算誤差更小，需手動(dòng)處理計(jì)算模型的關(guān)鍵計(jì)算區(qū)域剖分，對(duì)計(jì)算結(jié)果影響情況小的區(qū)域?qū)⒉扇∽赃m應(yīng)剖分。手動(dòng)剖分主要采用Onselection和Insideselection，在電磁機(jī)構(gòu)有限元計(jì)算中主要采用Insideselection剖分方式。對(duì)動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、線(xiàn)圈和導(dǎo)磁外殼剖分單元最大邊長(zhǎng)分別設(shè)置為0.01mm，0.01mm，5mm，0.01mm。同時(shí)設(shè)置

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文28剖分單元數(shù)目最大為1000個(gè)，當(dāng)滿(mǎn)足其中最大變長(zhǎng)或者單元數(shù)目一個(gè)條件時(shí)剖分結(jié)束，對(duì)有限元求解域可以采取自適應(yīng)剖分，圖3.5所示為電磁機(jī)構(gòu)手動(dòng)剖分的結(jié)果。圖3.5電磁機(jī)構(gòu)的網(wǎng)格剖分Fig.3.5Meshdivisionofelectromagneticactuator3.2.2磁滯模型與有限元模型的耦合根據(jù)電磁機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)規(guī)則，對(duì)電磁機(jī)構(gòu)各部件的賦予材料屬性。電磁機(jī)構(gòu)的通常選取導(dǎo)磁材料電工純鐵（DT4E），激磁線(xiàn)圈材料選取銅，求解域賦予為真空。表3.2列出了電磁機(jī)構(gòu)仿真模型主要部分材料屬性的定義情況，銅和真空材料可以在材料庫(kù)中直接添加，電工純鐵（DT4E）需要另外添加，電導(dǎo)率可以根據(jù)材料手冊(cè)獲得，磁特性參數(shù)主要為磁化過(guò)程中磁導(dǎo)率，需要額外添加導(dǎo)磁材料的磁化曲線(xiàn)。表3.2電磁機(jī)構(gòu)仿真模型主要部件材料屬性Tab.3.2Materialpropertiesofmaincomponentsofelectromagneticactuatorsimulationmodel參數(shù)材料屬性電導(dǎo)率/Sm-1磁導(dǎo)率/Hm-1動(dòng)鐵芯電工純鐵（DT4E）2.0×106磁化曲線(xiàn)靜鐵芯電工純鐵（DT4E）2.0×106磁化曲線(xiàn)導(dǎo)磁外殼電工純鐵（DT4E）2.0×106磁化曲線(xiàn)線(xiàn)圈銅（copper）5.8×1060.999991求解域真空（vaccum）01電磁有限元計(jì)算是根據(jù)導(dǎo)磁材料的B-H關(guān)系來(lái)計(jì)算每一時(shí)刻電磁機(jī)構(gòu)的特性（電磁力、分合閘時(shí)間和速度等等），按照導(dǎo)磁材料的基本磁化曲線(xiàn)求解就會(huì)導(dǎo)致忽略材料的磁滯特性。經(jīng)過(guò)粒子群優(yōu)化算法辨識(shí)優(yōu)化得到的電工純鐵（DT4E）磁滯回線(xiàn)JA模

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