旁路开关中轴向斜圈弹簧的力学及温升特性研究
发布时间：2021-02-20 04:23
随着锂离子蓄电池组在卫星、空间站等航天器中的应用发展,旁路开关作为一种新型开关元器件受到了广泛的应用。轴向斜圈弹簧是旁路开关最重要的零部件。因旁路开关接触部分串联于航天器的主干路中,若斜圈弹簧在航天器运行过程中接触不可靠,将形成旁路开关的单点故障,会造成整个航天器断电,导致航天器无法正常运行。因此,研究轴向斜圈弹簧的性能,进而保障旁路开关工作的可靠性具有十分重要的意义。本文以1KP100-1功率型旁路开关中的轴向斜圈弹簧为研究对象,从理论、仿真和实验等方面对轴向斜圈弹簧的静力学特性和插拔力特性进行研究,优化了轴向斜圈弹簧的斜槽宽度等关键参数,并对旁路开关的接触部分进行温升有限元热分析仿真和实验测试,验证了优化弹簧斜槽宽度等关键参数后的轴向斜圈弹簧对旁路开关工作可靠性的提升是可行和有效的。为后续旁路开关中轴向斜圈弹簧的设计与研发提供了参考依据。本文的主要研究内容和工作如下:（1）轴向斜圈弹簧数学模型的建模。在直线型普通正圈弹簧数学模型的基础上,先推导出直线型斜圈弹簧和环形普通正圈弹簧的空间曲线方程,再在此基础上推导出轴向斜圈弹簧的空间曲线方程。（2）轴向斜圈弹簧静力学特性的分析。讨论1K...
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１旁路开关外观７ＪＫ意图??
?第一章绪论???ＬｚＪ?￣￣?＼ｉ〇￣??１?一熔丝，２—束缚线，３?—保持块，４—移动杆，５—普通弹簧，６—引出端子Ｔ３，?７—导电轴，??８—引出端子Ｔ１，９一引出端子Ｔ２，?１０—轴向斜圈弹簧??图１－２旁路开关内部结构示意图??１ＫＰ１００－１功率型旁路开关主要的三大部件及内部单元，如表１－１所示：??表１－１?１ＫＰ１００－１功率型旁路开关三大部件和内部单元??部件?内部单元??触发器部分?保持块、熔丝??弹簧驱动部分?普通弹簧、移动杆??接触部分?引出端子、斜圈弹簧、导电轴??１ＫＰ１００－１功率型旁路开关采用单刀双掷结构。当单元电池出现故障时，熔??断器的保险丝断开，驱动器推动移动杆，引出端子Ｔ１和Ｔ３接通，旁路开关被??触发，切除故障单元电池。旁路开关具体的触发动作原理如下：??在旁路开关触发前，电源处于正常的开关状态。单元电池正常工作，触发部??分的熔断丝没有熔断，保持块顶住顶针，使普通弹簧处于形变压缩状态，此时引??出端子Ｔ１和Ｔ２接通，电池组向航天器正常供电。旁路开关触发前的工作状态??如图１－３所示。??３??
?厦门理工学院硕士学位论文???熔断丝?引出端子Ｔ１?ＣＺ??普通弹簧?＋?Ｗ??ｆｆ?保持块ｆ针?个?引出端子Ｔ３?／．??作Ｉ?＾?ｉ?｜?个个?丨?八?引出顺子Ｔ２??／?．／?／???／／＾??＾〇Ｐ＝—＾￣￣＼／?＼ｙ?－－－．／?＼／?＼＾＇?＇■：／?＜ａ?＇■?＂?＾，＇＿?＇＇ｍ?又，＇??图１－３旁路开关触发前工作状态??７??当单元电池发生故障时，旁路开关触发动作。熔断丝熔断，束缚线松开，保??持块张开，被压缩的普通弹簧恢复形变前的状态，使导电轴移动。引出端子Ｔ１、??Ｔ２和Ｔ３瞬时接通，将故障电池短路。该状态下，电池组继续向航天器供电。旁??路开关触发过程中的过渡状态如图１－４所示。??５？－?引出端子Ｔ１??／?ｍｍ?｜?＾??Ｊ?束缚线?ｆ?普通弹簧?引出端子Ｔ３?０??＾１／?／?１??ＪＺＨ＇：?ｊＴ?＇ｉ?Ｉ?［ｆｃ??￣￣ｌｉ＾－｜／?Ｖ?＼／?Ｘ?，／?＇－＾?／?＼Ｘ?Ｖ｜?＾?．Ｊ、＼｝－ＭＦ??图１－４旁路开关触发过程中的过渡状态??旁路开关触发结束，移动杆静止，普通弹簧停止形变恢复，此时引出端子??Ｔ１和Ｔ３接通，故障的单元电池被断开，切除故障单元电池后的电池组继续向航??天器供电。旁路开关触发后的工作状态如图１－５所示。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空电连接器低温温度场数值分析研究[J]. 郑淑梅,骆燕燕. 河北工业大学学报. 2018(06)
[2]基于ANSYS Icepak的空心散热器仿真优化[J]. 赵笛,王宁平,齐少鹏,张修路,牛振威,刘成安. 工业技术创新. 2018(03)
[3]继电器底座插拔结构接触正压力的优化设计[J]. 孙德刚,郭勤涛,展铭. 机电工程. 2018(03)
[4]弹簧触指的设计与应用[J]. 胡金祥. 电工电气. 2017(10)
[5]斜圈弹簧刚度测量方法研究及实验分析[J]. 王建平,李健,赵腾,黄维. 机械科学与技术. 2015(10)
[6]斜圈弹簧力学性能的有限元分析[J]. 王建平,李健,黄维,赵腾. 力学与实践. 2015(03)
[7]弹簧触指的稳态温升仿真与实验研究[J]. 纽春萍,强若辰,荣命哲,王振,王小华,金光耀. 高压电器. 2015(03)
[8]斜圈弹簧的应用研究[J]. 张旭龙,陈毅,潘连玉阳,杨卫超. 河南科技. 2013(04)
[9]一般参数下曲线的曲率、挠率和Frenet公式及其应用[J]. 潘全香. 河南科技学院学报(自然科学版). 2012(03)
[10]氢镍蓄电池寿命影响分析及在轨充电控制技术研究[J]. 杜红,刘震,曹俊,崔波. 航天器工程. 2011(01)
博士论文
[1]基于格子Boltzmann 方法气—液两相流及热对流问题的数值研究[D]. 魏义坤.上海大学 2013
[2]卫星热辐射特性及其空间辐照环境效应研究[D]. 马伟.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]卫星用锂电池组旁路开关设计与分析[D]. 陈礼文.西安电子科技大学 2019
[2]螺旋压缩弹簧应力松弛特性分析及服役寿命预测[D]. 王柯.西安理工大学 2019
[3]电连接器接触特性和温度场的研究[D]. 尹越.江苏大学 2018
[4]电动汽车环簧传导式充电接口的结构研究及优化[D]. 陈俊明.北京邮电大学 2018
[5]斜圈弹簧应力松弛的分析与计算及其测试装置的研究[D]. 赵甜甜.西安理工大学 2017
[6]电连接器接触件插拔特性数值计算与实验研究[D]. 凌三强.哈尔滨工业大学 2017
[7]基于有限元分析的电连接器接触件接触特性与温度场模拟研究[D]. 王龙泉.江苏大学 2017
[8]插拔对电连接器接触性能退化规律影响的研究[D]. 余俊.浙江理工大学 2017
[9]斜圈弹簧作机械密封弹性元件的疲劳寿命分析[D]. 孙兴汉.西安理工大学 2016
[10]电连接器热特性和振动特性研究[D]. 蒋杰.广东工业大学 2016
本文编号：3042217
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１旁路开关外观７ＪＫ意图??
?第一章绪论???ＬｚＪ?￣￣?＼ｉ〇￣??１?一熔丝，２—束缚线，３?—保持块，４—移动杆，５—普通弹簧，６—引出端子Ｔ３，?７—导电轴，??８—引出端子Ｔ１，９一引出端子Ｔ２，?１０—轴向斜圈弹簧??图１－２旁路开关内部结构示意图??１ＫＰ１００－１功率型旁路开关主要的三大部件及内部单元，如表１－１所示：??表１－１?１ＫＰ１００－１功率型旁路开关三大部件和内部单元??部件?内部单元??触发器部分?保持块、熔丝??弹簧驱动部分?普通弹簧、移动杆??接触部分?引出端子、斜圈弹簧、导电轴??１ＫＰ１００－１功率型旁路开关采用单刀双掷结构。当单元电池出现故障时，熔??断器的保险丝断开，驱动器推动移动杆，引出端子Ｔ１和Ｔ３接通，旁路开关被??触发，切除故障单元电池。旁路开关具体的触发动作原理如下：??在旁路开关触发前，电源处于正常的开关状态。单元电池正常工作，触发部??分的熔断丝没有熔断，保持块顶住顶针，使普通弹簧处于形变压缩状态，此时引??出端子Ｔ１和Ｔ２接通，电池组向航天器正常供电。旁路开关触发前的工作状态??如图１－３所示。??３??
?厦门理工学院硕士学位论文???熔断丝?引出端子Ｔ１?ＣＺ??普通弹簧?＋?Ｗ??ｆｆ?保持块ｆ针?个?引出端子Ｔ３?／．??作Ｉ?＾?ｉ?｜?个个?丨?八?引出顺子Ｔ２??／?．／?／???／／＾??＾〇Ｐ＝—＾￣￣＼／?＼ｙ?－－－．／?＼／?＼＾＇?＇■：／?＜ａ?＇■?＂?＾，＇＿?＇＇ｍ?又，＇??图１－３旁路开关触发前工作状态??７??当单元电池发生故障时，旁路开关触发动作。熔断丝熔断，束缚线松开，保??持块张开，被压缩的普通弹簧恢复形变前的状态，使导电轴移动。引出端子Ｔ１、??Ｔ２和Ｔ３瞬时接通，将故障电池短路。该状态下，电池组继续向航天器供电。旁??路开关触发过程中的过渡状态如图１－４所示。??５？－?引出端子Ｔ１??／?ｍｍ?｜?＾??Ｊ?束缚线?ｆ?普通弹簧?引出端子Ｔ３?０??＾１／?／?１??ＪＺＨ＇：?ｊＴ?＇ｉ?Ｉ?［ｆｃ??￣￣ｌｉ＾－｜／?Ｖ?＼／?Ｘ?，／?＇－＾?／?＼Ｘ?Ｖ｜?＾?．Ｊ、＼｝－ＭＦ??图１－４旁路开关触发过程中的过渡状态??旁路开关触发结束，移动杆静止，普通弹簧停止形变恢复，此时引出端子??Ｔ１和Ｔ３接通，故障的单元电池被断开，切除故障单元电池后的电池组继续向航??天器供电。旁路开关触发后的工作状态如图１－５所示。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空电连接器低温温度场数值分析研究[J]. 郑淑梅,骆燕燕. 河北工业大学学报. 2018(06)
[2]基于ANSYS Icepak的空心散热器仿真优化[J]. 赵笛,王宁平,齐少鹏,张修路,牛振威,刘成安. 工业技术创新. 2018(03)
[3]继电器底座插拔结构接触正压力的优化设计[J]. 孙德刚,郭勤涛,展铭. 机电工程. 2018(03)
[4]弹簧触指的设计与应用[J]. 胡金祥. 电工电气. 2017(10)
[5]斜圈弹簧刚度测量方法研究及实验分析[J]. 王建平,李健,赵腾,黄维. 机械科学与技术. 2015(10)
[6]斜圈弹簧力学性能的有限元分析[J]. 王建平,李健,黄维,赵腾. 力学与实践. 2015(03)
[7]弹簧触指的稳态温升仿真与实验研究[J]. 纽春萍,强若辰,荣命哲,王振,王小华,金光耀. 高压电器. 2015(03)
[8]斜圈弹簧的应用研究[J]. 张旭龙,陈毅,潘连玉阳,杨卫超. 河南科技. 2013(04)
[9]一般参数下曲线的曲率、挠率和Frenet公式及其应用[J]. 潘全香. 河南科技学院学报(自然科学版). 2012(03)
[10]氢镍蓄电池寿命影响分析及在轨充电控制技术研究[J]. 杜红,刘震,曹俊,崔波. 航天器工程. 2011(01)
博士论文
[1]基于格子Boltzmann 方法气—液两相流及热对流问题的数值研究[D]. 魏义坤.上海大学 2013
[2]卫星热辐射特性及其空间辐照环境效应研究[D]. 马伟.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]卫星用锂电池组旁路开关设计与分析[D]. 陈礼文.西安电子科技大学 2019
[2]螺旋压缩弹簧应力松弛特性分析及服役寿命预测[D]. 王柯.西安理工大学 2019
[3]电连接器接触特性和温度场的研究[D]. 尹越.江苏大学 2018
[4]电动汽车环簧传导式充电接口的结构研究及优化[D]. 陈俊明.北京邮电大学 2018
[5]斜圈弹簧应力松弛的分析与计算及其测试装置的研究[D]. 赵甜甜.西安理工大学 2017
[6]电连接器接触件插拔特性数值计算与实验研究[D]. 凌三强.哈尔滨工业大学 2017
[7]基于有限元分析的电连接器接触件接触特性与温度场模拟研究[D]. 王龙泉.江苏大学 2017
[8]插拔对电连接器接触性能退化规律影响的研究[D]. 余俊.浙江理工大学 2017
[9]斜圈弹簧作机械密封弹性元件的疲劳寿命分析[D]. 孙兴汉.西安理工大学 2016
[10]电连接器热特性和振动特性研究[D]. 蒋杰.广东工业大学 2016
本文编号：3042217
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3042217.html
