基于FLUX的分离脱落连接器电磁分离特性研究.pdf

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1、第５期机电元件Ｖｏｌ畅３６Ｎｏ畅５２０１６年１０月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSＯｃｔ畅２０１６研究与设计基于FLUX的分离脱落连接器电磁分离特性研究凌三强，陈东旭，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：电磁分离是分离脱落连接器的一种重要分离方式，电磁分离力的大小会影响到连接器能否可靠分离。电磁分离力过小，可能会造成无法解锁分离；电磁分离力过大，又可能会损害连接器内部零件结构。本文以某型号分离脱落连接器的电磁分离机构为研究对象，采用磁路法建立其数学模型，基于ＦＬＵＸ有限元软件研究其电磁分离特性，分别分析了接触面角度、壁厚、激励电

2、流和线圈匝数对电磁分离特性的影响规律，确定了影响电磁分离力的关键设计参数，为后续的电磁分离机构优化设计提供理论依据。关键词：分离脱落连接器；电磁分离特性；磁路法；有限元Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０１６．０５．００１中图分类号：ＴＮ７８４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６１３３（２０１６）０５－０００３－０４目前，国内研究机构在小规格的分离连接器上1引言［７］已实现了直流电磁分离机构的分离，与纯机械分分离脱落连接器是一种典型的机电类元器离方式相比较，提高了分离动作的安全性，在部分件，广泛应用于航空、航天和武器装备中，是实现航空、航天和武器装备系统的级间

3、电气线路分离方各型号各级间及其与地面之间电气连接和信号式上得到应用，如贵州航天电器股份有限公司的小［１］［８］传递的基础元器件，其性能和可靠性直接影响型圆形分离脱落连接器、杭州航天电子技术有限［９］航空、航天和武器装备系统的正常工作。公司八二五厂的水下分离脱落连接器、中国运载［１０］由于分离脱落连接器在航空、航天和武器装火箭技术研究院的双端分离脱落连接器等产［２］备系统中的重要作用，国外对其封锁较严。近品。然而随着电子系统的控制复杂程度和可靠性年来，国内电连接器生产厂家依靠自主创新、自等要求日益提高，分离脱落连接器插针数目、种类力更生已开发生产了多系列、多规格的分离脱落和直径都有所增大

4、，对于分离脱落连接器的分离脱连接器，但是，由于设计技术相对落后、生产装配落机构性能要求明显提高。自动化程度低、过程控制不严等原因，导致分离电磁分离是分离脱落连接器最常采用的自脱落连接器在使用过程中质量问题频发，直接影动分离方式之一，而电磁分离力是考察连接器电响我国航空、航天和武器装备系统的性能与可靠磁分离特性最主要的技术指标之一。本文针对［３，４］性，造成严重安全隐患与经济损失。我国元某型号分离脱落连接器的电磁分离机构，首先，器件性能与国外同类产品相比仍存在较大差采用磁路法建立其数学模型；其次，采用ＦＬＵＸ有［５，６］距。限元软件数值计算了电磁分离力－行程关系曲收稿日期：２０１６－０８

5、－０２４机电元件２０１６年线；最后，分别研究了电磁分离机构中四个主要3基于磁路法的数学模型的建立设计参数：接触面角度、壁厚、激励电流和线圈匝数对电磁分离力的影响规律，进而确定了影响电描述静态磁场特性，引入矢量磁位以方便求磁分离力的关键设计参数，为后续的电磁分离机解，方程式如下：构优化设计提供理论依据。磹×（１／μ磹×A）］J式中，μ为磁导率A为矢量磁位；J为矢量电2电磁分离实现原理流密度。分离脱落连接器电磁分离机构如图１所示。对于轴对称磁场，采用圆柱坐标系（ρ，矱，z），线圈为螺线管式绕组，装在绕组壳体、铁心Ａ与若设J＝J矱e矱则应有A＝A矱e矱。其中，e矱为矱方铁心Ｂ形成的环形区间内

6、，铁心Ａ位与绕组壳体向单位矢量，J矱为矱方向电流密度，A矱为矱方向上端台形面重合，铁心Ｂ镶嵌于绕组壳体内部，磁位。选取库伦规范磹A＝０，在周对称场情况有隔断线圈与铁心Ａ和滑块相接触作用。滑块下，可以导得在任一轴对称（ρ，z）平面内，磁位A矱位于铁心Ｂ内部，并且滑块的凹形面与铁心Ａ的应满足如下方程凸形面完全相对关系，可以在空隙内滑动。拉杆矪１矪（ρA矱）矪１矪（ρA矱）＋＝－J矱（１）凸台与滑块凹台重合，铁心Ａ内腔通过弹簧与拉矪ρμρ矪ρ矪zμ矪z杆紧密连接。其中绕组壳体、铁心Ａ和滑块由软涉及铁磁材料磁饱和效应，磁导率μ为磁感磁材料制成，铁心Ｂ与滑块为非磁性材料制成。应强度B的函数，即当

7、线圈绕组通过电流时，铁心Ａ与滑块之间形成μ＝μ（B）＝μ（磹×A）（２）特定的磁通分布，滑块上所产生的电磁力由拉杆边界条件是求解电磁场问题的关键，边界条输出，克服弹簧力与其他外力，实现向铁心Ａ凸件可分为狄利克雷条件和齐次诺伊曼条件，克分面滑动，从而实现分离脱落连接器的解锁，在分别表述为离弹簧力的作用下自由端插头和固定端插座实A矱＝０，矪A矱／矪n＝０（３）现分离；没有电流，插头与插座插合时，在弹簧返式（１）到式（３）描述了电磁分离机构的静态程力