资源描述：
《永磁操动机构磁场数值计算和结构分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2002年2月高压电器第38卷第1期11文章编号:1001-1609(2002)01-0011-03永磁操动机构磁场数值计算和结构分析王海峰,徐建源(沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110023)NUMERICALCALCULATIONOFMAGNETICFIELDANDSTRUCTUREANALYSISFORPERMANENTMAGNETICACTUATORWANGHaifeng,XUJianyuan(ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang1100
2、23,China)摘要:提出3种永磁操动机构的结构,并采用有限元法对永磁操动机构的结构模型有如下3种形式:(1)其进行了磁场数值计算。通过分析计算结果,对3种永磁操永磁体紧靠动铁心,如图1(a)所示;(2)永磁体紧靠静动机构的结构进行了比较。此外,还计算了永磁操动机构的铁心,如图1(b)所示;(3)永磁体占满整个中间磁轭部动态特性,通过计算结果与实验结果的对比分析表明,用直分,如图1(c)所示。上述3种永磁机构的整体体积相接耦合法计算瞬态电磁场可以满足工程设计的要求。同,(a)结构永磁铁的内外半径比(b)结构要小,但高关键词:永磁操动机构;动态特性
3、;磁场数值计算度都相等,而(c)结构高度与前2种相同,但宽度增加中图分类号:TM561文献标识码:A了,即体积增大了。所以,(c)结构的永磁铁体积最Abstract:Threekindsofstructureofpermanentmagneticactuator(PMA)arepresentedinthispaperandthefiniteelementmethod大,(b)结构次之,而(a)的永磁铁体积最小。此外,3(FEM)isadoptedtocalculatethemagneticfield.Thecalculation种结构的
4、动铁心行程也相同,即它们的气隙相同。在resultsareanalyzedandthePMAconfigurationsarecompared.Be分析中,3种结构的合闸线圈匝数相同,线径相同。sides,thePMAdynamicbehaviorissimulated.Itisprovedthattheresultswithdirectcoupledmethodmaymeettherequirementofengineeringdesign.Keywords:permanentmagneticactuator;dynamicbehavior;
5、magneticfieldnumericalcalculation1前言永磁操动机构有不同的结构形式,但工作原理却[1]大体相似。按照机构在终端位置的保持方式,永磁[2]操动机构可以分为双稳态和单稳态两种形式。对于不同的断路器结构,由于动铁心所受到的永磁吸力和出力杆的动态特性不同,动铁心的行程不同,分、合闸动作时间和速度也不相同,因而,永磁操动机构结通过对上述3种永磁操动机构进行磁场数值计构和参数就不相同。因此,对于不同的断路器结构,算,得到了它们在不同条件下动铁心受到的电磁吸力需要对不同的永磁机构的结构进行计算分析,使得结和永磁机构的磁场分布,通过
6、对结果的分析可以确定构、参数和能耗达到最优。笔者针对几种10kV真空哪种结构更合理,与断路器的配合更好,以达到进一断路器的特性要求,设计了3种结构的永磁机构,并步改进永磁操动机构的结构参数的目的。对其进行静态和动态磁场的计算。2数学模型及采用的数值计算方法收稿日期:2001-06-26;修回时期:2001-11-14以圆柱形永磁操动机构为例,按照轴对称场来分12February2002HighVoltageApparatusVol.38No.1析计算。在圆柱坐标系(z,r)下,由Maxwell方程组[3]
7、推得的非线性磁场的偏微分方程可展开为:v(rAs)vv(rAs)()+(()=-Js(1)rrrrrrz边界条件为:一类边界上rAs=rAs0v(rAs)二类边界上=-Htrn式中:Ht为磁场强度的切向分量;n为边界的法向方向;v为铁磁物质的磁阻率;Js为外施激磁电流密度。在轴对称场中矢量磁位A只有s方向分量As。电磁场数值计算方法有有限差分法、有限元[4]法、边界元法和网络图论法等。对于不同的计算对象,各种计算方法的表现是不同的。有限元法对于非线性问题、材料和结构参数复杂的问题均十分有[5]效。由于永磁操动机构中永磁铁具有非
8、线性材料特性,并且结构复杂,材料种类较多,所以采用有限元法进行展开分析和计算。3永磁操动机构
