单稳态永磁机构的设计与研究

《单稳态永磁机构的设计与研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、申请上海交通大学工程硕士学位论文单稳态永磁机构的设计与研究院系：机械与动力工程学院工程领域：机械工程工程硕士：漆志平学号：1120212022交大导师：张建武教授企业导师：舒国标高级工程师上海交通大学机械与动力工程学院2015年05月ThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofEngineeringMasterDESIGNANDRESEARCHOFMONOSTABLEPERMANENTMAGNETACTUATORM.D.Can

2、didate：QiZhipingSupervisor（I）：ZhangJianwuSupervisor（II）：ShuGuobiaoSpeciality：MechanicalEngineeringSchoolofMechanicalEngineeringShanghaiJiaotongUniversityShanghai,P.R.ChinaMay,2015上海交通大学工程硕士学位论文摘要单稳态永磁机构的设计与研究摘要智能电网现已成为国内外电力系统改革和发展的必然趋势。断路器作为输配电设备中的核心

3、组成部分，其可靠性和稳定性尤为重要。由于永磁机构断路器具有传统操动机构断路器所无法比拟的优点，因此它广泛成为国内外普遍研究的对象。由于永磁机构的具体设计方法国内外公开报道较少，企业往往靠大量的试验样机摸索进行改进。本文对行业中ZW32-12型户外永磁真空断路器所配用的单稳态永磁机构进行研究，给出具体分析过程。首先，本文对单稳态永磁机构的结构及其工作原理进行了详细的介绍，给出了磁路分析的基本方法。基于麦克斯韦电磁场理论，对永磁机构二维模型进行了磁场分析，给出了电磁力计算方法。针对ZW32-12型永

4、磁机构断路器，对其静态和动态特性进行了理论分析并计算，建立了相应的数学模型，给出了动态特性微分方程。然后对其等效质量和反力特性向动铁心处进行了归算，为永磁机构的动态特性分析提供了理论计算基础。其次，本文详细叙述了单稳态永磁机构的设计过程及其方法，并通过具体的研发工作得到了永磁机构零部件材质以及外形尺寸等基本数据。为验证真空断路器的设计合理性，应用Ansoft电磁场仿真分析软件，分别以2D和3D实体模型，对其静态磁场和瞬态磁场进行了仿真分析。利用所建立的参数化数值仿真模型，得出了动铁心不同位置处保

5、持力大小曲线、获得了断路器的动态特性曲线以及分闸和合闸时电流和电压与时间之间的关系曲线。最后，本文采用压力测试仪对其合闸保持力进行了测试、机械特性测试仪对其机械特性进行了测试、示波器对线圈电流—时间曲线进行了实验，实验结果与理论和仿真数值基本吻合。并对手力合闸问题提出了解决方案，制作的样机满足预期设计要求。本文通过理论计算、模拟仿真以及样机实验的方式对永磁机构的研究进行了详细的阐述，验证了其设计方法的可行性，为永磁机构的开发提供了良好的方法与思路。并且缩短了企业新产品的开发周期，对智能电网的快速

6、发展起到了良好的推动作用。关键词：真空断路器，永磁机构，磁场分析，有限元模拟I上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTDESIGNANDRESERCHOFMONOSTABLEPERMANENTMAGNETACTUATORABSTRACTSmartgridhasbecomeaninevitabletrendinthereformofelectricpowersystembothathomeandabroad.Thereliabilityandstabilityofcircuitbreakeri

7、sespeciallyimportantasthecorepartinpowersystem.Becausethepermanentmagnetactuatorhastheadvantagethattraditionaloperationactuatorcan’treach,soitbecomesoneoftheresearchobjectsaroundtheworldgenerally.Sincepublicreportsofthepermanentmagnetactuatorspecific

8、designmethodsareverypoorbothathomeandabroad,enterprisesusuallyreformandimprovethroughmanufacturingalargenumberofexperimentalprototypes.TheresearchobjectofthispaperisZW32-12permanentmagnetVCB.ThetypeofZW32-12permanentmagnetVCBwithmonostablepermanentma