密封电磁继电器接触系统机电热耦合仿真分析new

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1、第1期机电元件Voi.27No.12007年3月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSMar.2007研究与设计密封电磁继电器接触系统机电热耦合仿真分析王文龙，梁慧敏，翟国富（哈尔滨工业大学军用电器研究所，黑龙江哈尔滨150001）摘要：密封电磁继电器耐受恶劣工作环境能力突出，在航天工程等可靠性要求高的领域广泛应用。其接触系统的稳态温度场分析是产品可靠性设计中的关键环节之一。本文在建立了接触半径计算和热电耦合计算的数学模型的基础上，通过有限元软件应用机-电-热耦合分析的方法对接触系统进行仿真分析，实现了触点接触电阻引起的发热量的精确

2、计算，得到了接触系统的热场分布及电流密度分布的准确计算结果，为接触系统的可靠性优化设计打下了坚实的基础。关键词：接触系统；可靠性设计；稳态温度场；机-电-热耦合；有限元法中图分类号：TM58文献标识码：A文章编号：1000-6133（2007）01-0003-04AMechanical，Electrical，ThermalCoupled-fieldSimulationAnalysisofContactSystemofSealedElectromagneticRelaysWANGWen-long，LIANGHui-min，ZHAIGuo-fu（Mii

3、itaryApparatusResearchInstitute，HarbinInstituteofTechnoiogy，Harbin150001，China）Abstract：Hermeticaiiyseaiedstructureistheoptimaistyietoprotecteiectromagneticreiay（EMR）fromfor-midabieworkingenvironment.Soithasbeenwideiyusedinthefieidofspaceengineeringwithhighreiiabiiityde-mand.T

4、hesteadytemperaturefieidanaiysisofcontactsystemisthekeypartofproductreiiabiiitydesign.Inthispaper，amechanicai，eiectricaiandthermaicoupied-fieidsimuiationanaiysisofcontactsystemofseaiedeiectro-magneticreiaysiscarriedoutthroughfiniteeiementsoftware，aftermathematicaimodeisofconta

5、ctradiusandther-mai-eiectricaicoupiedcaicuiationarebuiit.Theheatgenerationcausedbycontactresistanceiscomputedaccurate-iy，andtheheatdistributionandcurrentdensitydistributionofcontactsystemisgained.Soitwasvaiuabieforproductreiiabiiityoptimaidesignofcontactsystem.Keywords：contact

6、system；reiiabiiitydesign；steadytemperaturefieid；mechanicai，eiectricaiandthermaicoupied-fieid；finiteeiementmethod有氮气，即使在较严酷的工作环境下仍然具有高可1引言靠性和长寿命的优点。因而密封电磁继电器广泛应标准密封电磁继电器具有金属外壳并且内部充用在航空航天和武器装备系统中，如火箭、卫星及收稿日期：2007-02-134机电元件2007年战斗机等等。随着开关电器和继电器制造业的发力和触点形状有关。对于满足Hertz接触条件下的展，继电器的

7、体积与功率比大幅度减小，而相关的接触系统结构（如图2所示），可通过解析法得到标准和可靠性指标却在不断地增长。单位体积的生触点接触半径!e为：l热量的增长与相对较差的散热性能导致了触点和线3"#3圈的过热。尤其触点的过热大大影响了电磁继电器!e=(4$＊)（l）-l的电寿命。因此接触系统的热场分析对于进行材料ll其中#=(#+#)（2）选择、尺寸选型等优化设计以提高继电器的电寿命l2＊$具有重要的理论和实际意义。$=（3）22（l-!）通常元器件中接触电阻产生的焦耳热将会使收式中，"为接触力；#l和#2为两球体的半径；$缩区的温度升高，严重时将使两接

8、触面产生熔焊，和!分别为两种接触材料的杨氏模量和泊松比。是继电器内部无法消除的危害热源。由“斑点”接触的微观特征引发的收缩