电磁斥力机构中固定线圈的环氧材料的失效分析与改进措施

发布时间：2021-02-01 23:17

　　针对包裹斥力线圈的环氧材料在机构多次使用后易失效问题,基于有限元分析和实验验证,对环氧材料的失效原因进行讨论并提出改进措施。通过电磁场和结构力场的耦合求解,获得在线圈电磁力作用下环氧材料的应力分布,解释环氧板弯折与环氧胶开裂的原因;提出采用圆周约束替代四角约束以降低环氧板内的应力,并在斥力线圈上端增加环氧薄板以改变固定约束位置,降低环氧胶内的应力集中位置以解决其开裂问题;最后设计两组工程样机,分别进行环氧板在四角约束下的冲击电流实验和在圆周约束下加装环氧薄板后的耐受实验。仿真与实验结果表明,相比于四角固定形式,环氧材料在圆周约束下的应力降低明显,且在斥力线圈上方加装环氧薄板后可有效降低环氧胶内应力,机构在经过5000次耐受实验后未出现环氧板弯折或环氧胶开裂问题。 

【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(21)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

环氧材料的失效形式

高速电磁斥力机构如图2所示，它由外电路、斥力线圈和斥力盘组成。当检测装置检测到短路电流发生时，电路中电容C1开始放电，斥力线圈中会通过一个高电流上升率的激励电流，并在斥力盘中产生与激励电流反向的感应涡流，同时在斥力盘中产生垂直向上的电磁斥力。在电磁力作用下，斥力盘带动中间轴及下端触头机构向上运动。斥力线圈由铜导线绕制而成，通过环氧胶封装在内部开槽的环氧板中。环氧板的开槽尺寸比斥力线圈的径向尺寸更大，以此保证线圈可完全嵌入开槽区内。线圈与环氧板的间隙通过环氧胶浇筑固封。在环氧板的四角分别开孔，配合螺栓固定，文献[13,21-24,26]中均采用该固定形式。斥力线圈、环氧胶及环氧板的结构的示意图如图3所示。

斥力线圈由铜导线绕制而成，通过环氧胶封装在内部开槽的环氧板中。环氧板的开槽尺寸比斥力线圈的径向尺寸更大，以此保证线圈可完全嵌入开槽区内。线圈与环氧板的间隙通过环氧胶浇筑固封。在环氧板的四角分别开孔，配合螺栓固定，文献[13,21-24,26]中均采用该固定形式。斥力线圈、环氧胶及环氧板的结构的示意图如图3所示。图3 斥力线圈的固定结构

【参考文献】：
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本文编号：3013607