電磁斥力機(jī)構(gòu)以其極高的驅(qū)動(dòng)速度良好滿足高壓直流斷路器對(duì)機(jī)械開關(guān)及其操動(dòng)裝置的快速性要求,同時(shí)其巨大的驅(qū)動(dòng)力對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊。針對(duì)上述問(wèn)題,該文基于ANSYS Workbench平臺(tái)對(duì)斥力機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題開展研究。首先,建立耦合電路、磁場(chǎng)和結(jié)構(gòu)力場(chǎng)的斥力機(jī)構(gòu)數(shù)值計(jì)算模型,仿真結(jié)果表明銷釘、連桿和斥力盤均存在應(yīng)力振蕩現(xiàn)象,其中斥力盤倒角和銷釘是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié);然后,基于仿真模型,發(fā)現(xiàn)增大斥力盤厚度、倒角半徑、圓臺(tái)及連桿半徑等參數(shù)可提高系統(tǒng)剛度和振動(dòng)頻率,降低斥力盤的振動(dòng)幅值,減小各部件應(yīng)力振蕩周期及峰值;最后,在40.5k V機(jī)械開關(guān)中開展了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化前后的運(yùn)動(dòng)特性對(duì)比試驗(yàn),優(yōu)化后的傳動(dòng)系統(tǒng)及斥力盤的振動(dòng)周期與幅值更小,動(dòng)作延遲顯著降低,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)振動(dòng)特性的影響規(guī)律。所獲得的數(shù)值計(jì)算方法及結(jié)構(gòu)參數(shù)影響規(guī)律可用于指導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 

【文章來(lái)源】：高電壓技術(shù). 2020,46(08)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

電磁斥力機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

導(dǎo)出銷釘、連桿、斥力盤倒角應(yīng)力峰值隨時(shí)間變化的曲線，如圖4所示，與Maxwell模塊中計(jì)算的電磁力曲線相對(duì)比。電磁斥力在0.25 ms時(shí)刻達(dá)到峰值108 kN，隨著電磁力載荷增大，各部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力快速上升，在0.5 ms時(shí)刻即第1個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)達(dá)到峰值，隨后以相同的頻率做振蕩衰減。其中，銷應(yīng)力峰值達(dá)到1 190 MPa，連桿應(yīng)力峰值為429MPa，斥力盤倒角處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力峰值為807 MPa。對(duì)比表1可知，各部件應(yīng)力均超過(guò)材料的靜態(tài)強(qiáng)度極限，將發(fā)生塑性破壞。與靜態(tài)分析不同是，負(fù)載和應(yīng)力在響應(yīng)時(shí)間上存在異步性。圖3 電磁斥力分布

電磁斥力分布

【參考文獻(xiàn)】：
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