电磁斥力机构结构应力分析与优化设计

发布时间：2021-08-31 16:43

　　电磁斥力机构以其极高的驱动速度良好满足高压直流断路器对机械开关及其操动装置的快速性要求,同时其巨大的驱动力对传动系统带来强烈的机械冲击。针对上述问题,该文基于ANSYS Workbench平台对斥力机构结构强度问题开展研究。首先,建立耦合电路、磁场和结构力场的斥力机构数值计算模型,仿真结果表明销钉、连杆和斥力盘均存在应力振荡现象,其中斥力盘倒角和销钉是结构强度的薄弱环节;然后,基于仿真模型,发现增大斥力盘厚度、倒角半径、圆台及连杆半径等参数可提高系统刚度和振动频率,降低斥力盘的振动幅值,减小各部件应力振荡周期及峰值;最后,在40.5k V机械开关中开展了结构参数优化前后的运动特性对比试验,优化后的传动系统及斥力盘的振动周期与幅值更小,动作延迟显著降低,验证了结构参数对振动特性的影响规律。所获得的数值计算方法及结构参数影响规律可用于指导机构设计。 

【文章来源】：高电压技术. 2020,46(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

电磁斥力机构结构示意图

导出销钉、连杆、斥力盘倒角应力峰值随时间变化的曲线，如图4所示，与Maxwell模块中计算的电磁力曲线相对比。电磁斥力在0.25 ms时刻达到峰值108 kN，随着电磁力载荷增大，各部件的结构应力快速上升，在0.5 ms时刻即第1个振动周期内达到峰值，随后以相同的频率做振荡衰减。其中，销应力峰值达到1 190 MPa，连杆应力峰值为429MPa，斥力盘倒角处存在应力集中现象，应力峰值为807 MPa。对比表1可知，各部件应力均超过材料的静态强度极限，将发生塑性破坏。与静态分析不同是，负载和应力在响应时间上存在异步性。图3 电磁斥力分布

电磁斥力分布

【参考文献】：
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本文编号：3375248