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专利号: 2019106872092
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多场有限元仿真的密封电磁继电器温度场分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:基于理想等效法,使用UG建模软件构建密封电磁继电器整机实体模型,主要组件包括线圈、绕线骨架、铁芯、衔铁、轭铁、线圈引脚、主回路引脚、动触头、静触头、簧片、底座; 其中线圈的材料为漆包铜线,绕向骨架的材料为PET,铁芯、轭铁和衔铁的材料为DT4,线圈引脚和主回路引脚的材料为黄铜,动触点和静触点材料为AgMgNi,簧片材料为铍青铜,底座材料为PPO;

步骤二:将整机实体模型导入ANSYS有限元分析软件中,设置各组件材料的物理参数、划分的单元类型以及网格的划分方法;

步骤三:分别对密封电磁继电器的主要热源组件:控制线圈和接触系统进行产热分析,

2

控制线圈的发热功率为P1=U/R1,生热率为q1=P1/V1,式中U为线圈电压,R1为线圈电阻,V12

为线圈的近似体积;接触系统的发热功率为P2=I R2,式中I为接触系统导电回路加载的电流,R2接触系统导电回路的电阻;

步骤四:对密封电磁继电器进行散热分析,对流换热系数为Q=αA(Tw‑Tf);辐射换热系数为 式中ε为发射率,σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数;

步骤五:设置温度场仿真计算的载荷与边界条件,施加载荷前应对模型进行以下假设:

认为材料的属性为各向同性;仿真过程中外界环境保持不变;各组件表面对流传热方式分为有限空间自然对流传热和大空间自然对流传热;

步骤六:仿真分析不同环境温度和电流强度下继电器长期工作制时的稳态温度场和短时工作制时的瞬态温度场。

2.根据权利要求1所述的多场有限元仿真的密封电磁继电器温度场分析方法,其特征在于,在对密封电磁继电器的主要热源组件进行产热分析的步骤三中,电磁线圈的电阻率随温度变化进而其生热率随温度变化,将随温度变化的生热率以体载荷的形式施加在线圈上;接触系统导电回路采用直接热电耦合方法进行分析,将静触点处所有节点的电压设置为0,耦合动触点处所有节点的节点电压,获取集中节点并施加不同等级的电流。

3.根据权利要求1或2所述的多场有限元仿真的密封电磁继电器温度场分析方法,其特征在于,在对密封电磁继电器进行散热分析的步骤四中,以表格的方式定义密封电磁继电器随温度变化的综合散热系数,将该散热系数作为一个面载荷施加在内部元件表面及整机外表面上,模拟继电器各部分与周围气体之间的热量交换,其中内部元件表面属于有限空间自然对流传热,整机外表面属于大空间自然对流传热。

4.根据权利要求3所述的多场有限元仿真的密封电磁继电器温度场分析方法,其特征在于,步骤六中,利用ANSYS仿真软件对密封电磁继电器进行热电耦合仿真,在仿真过程中通过改变建立在触点间隙处小圆柱体和磁间隙间填充物的材料属性来实现用一个有限元模型模拟密封电磁继电器的两种工作状态,仿真分析不同环境温度和电流强度下电磁继电器不同工作制下的温度场,绘制出静触点、动触点、簧片、线圈、线圈骨架、轭铁温度变化规律的折线图。