針對包裹斥力線圈的環(huán)氧材料在機構(gòu)多次使用后易失效問題,基于有限元分析和實驗驗證,對環(huán)氧材料的失效原因進行討論并提出改進措施。通過電磁場和結(jié)構(gòu)力場的耦合求解,獲得在線圈電磁力作用下環(huán)氧材料的應(yīng)力分布,解釋環(huán)氧板彎折與環(huán)氧膠開裂的原因;提出采用圓周約束替代四角約束以降低環(huán)氧板內(nèi)的應(yīng)力,并在斥力線圈上端增加環(huán)氧薄板以改變固定約束位置,降低環(huán)氧膠內(nèi)的應(yīng)力集中位置以解決其開裂問題;最后設(shè)計兩組工程樣機,分別進行環(huán)氧板在四角約束下的沖擊電流實驗和在圓周約束下加裝環(huán)氧薄板后的耐受實驗。仿真與實驗結(jié)果表明,相比于四角固定形式,環(huán)氧材料在圓周約束下的應(yīng)力降低明顯,且在斥力線圈上方加裝環(huán)氧薄板后可有效降低環(huán)氧膠內(nèi)應(yīng)力,機構(gòu)在經(jīng)過5000次耐受實驗后未出現(xiàn)環(huán)氧板彎折或環(huán)氧膠開裂問題。 

【文章來源】：電工技術(shù)學(xué)報. 2020,35(21)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

環(huán)氧材料的失效形式

高速電磁斥力機構(gòu)如圖2所示，它由外電路、斥力線圈和斥力盤組成。當(dāng)檢測裝置檢測到短路電流發(fā)生時，電路中電容C1開始放電，斥力線圈中會通過一個高電流上升率的激勵電流，并在斥力盤中產(chǎn)生與激勵電流反向的感應(yīng)渦流，同時在斥力盤中產(chǎn)生垂直向上的電磁斥力。在電磁力作用下，斥力盤帶動中間軸及下端觸頭機構(gòu)向上運動。斥力線圈由銅導(dǎo)線繞制而成，通過環(huán)氧膠封裝在內(nèi)部開槽的環(huán)氧板中。環(huán)氧板的開槽尺寸比斥力線圈的徑向尺寸更大，以此保證線圈可完全嵌入開槽區(qū)內(nèi)。線圈與環(huán)氧板的間隙通過環(huán)氧膠澆筑固封。在環(huán)氧板的四角分別開孔，配合螺栓固定，文獻[13,21-24,26]中均采用該固定形式。斥力線圈、環(huán)氧膠及環(huán)氧板的結(jié)構(gòu)的示意圖如圖3所示。

斥力線圈由銅導(dǎo)線繞制而成，通過環(huán)氧膠封裝在內(nèi)部開槽的環(huán)氧板中。環(huán)氧板的開槽尺寸比斥力線圈的徑向尺寸更大，以此保證線圈可完全嵌入開槽區(qū)內(nèi)。線圈與環(huán)氧板的間隙通過環(huán)氧膠澆筑固封。在環(huán)氧板的四角分別開孔，配合螺栓固定，文獻[13,21-24,26]中均采用該固定形式。斥力線圈、環(huán)氧膠及環(huán)氧板的結(jié)構(gòu)的示意圖如圖3所示。圖3 斥力線圈的固定結(jié)構(gòu)

【參考文獻】：
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本文編號：3013607