永磁机构的设计 PPT课件

TechnologyExchange 研发中心 Xi anHignVoltageApparatusResearchInstitute 技术交流 Research Development 永磁机构的设计与同步开关 游一民 报告人 游一民 22 04 2020 一 永磁机构的原理 二 永磁机构设计步骤 三 永磁机构静态力的计算 四 永磁机构动态计算 五 永磁机构的优化设计 六 同步开关 选相开关 双线圈式永磁机构利用永久磁铁使真空断路器分别保持在分闸和合闸极限位置上激磁线圈将机构的铁心从分闸位置推动到合闸位置 使用另一激磁线圈将机构的铁心从合闸位置推动到分闸位置 一 永磁机构原理 双线圈永磁机构在分闸位置的结构简图1 静铁心 2 动铁心 3 4 永久磁铁 5 6 分 合闸线圈 7 驱动杆 双线圈永磁机构在合闸位置的结构简图 确定产品的整体结构确定产品的传动方式 传动比 确定机构的合闸保持力 确定机构的形式 结构等 确定机构动铁心的体积 二 永磁机构的设计步骤 永磁机构静特性的计算 合闸保持力的计算 永磁机构动特性的计算 确定永磁机构动铁心的截面积 气隙磁场 或磁通 不变化的磁路 称为静态磁路必须考虑机构的合闸保持力足以克服真空开关触头弹簧的反力 三 永磁机构静态特性的计算 F 气隙1处产生的吸力 即永磁机构的合闸保持力 S1 气隙1处的截面积S1 St Sg 即动铁心的截面积减去驱动杆的截面积 B1 气隙1处的磁通密度 双稳态永磁机构的原理简图 采用磁路的方法进行计算几点假设认为磁场分别在动铁心 磁轭及永久磁铁的截面上均匀分布动铁心在合闸位置时 铁心与磁轭看起来是紧密接触的 由于零件表面总是粗糟的 实际上存在一个小间隙 如图中的气隙1 设小间隙的长度为d1当动铁心在合闸位置时 由于分闸端较合闸端的磁阻大20多倍 可以认为磁通全部通过合闸端 而在分闸端 磁通为零 磁路中包括三部分 永久磁铁 气隙部分和磁轭与动铁心的铁磁部分根据克希霍夫第一定律 磁路中各处的磁通相等 即磁通和为零 0 等效磁路图 根据克希霍夫第二定律 磁路中各处的总磁动势的代数和等于各部分的磁压降的代数和左边表示永久磁铁的磁动势等式右边第一项表示各部分铁磁材料所产生的磁位降第二项表示各部分气隙产生的磁位降 di气隙长度 Si为磁通通过的有效截面积 0为空气磁导率 1 2 2B1 1 S1B 2 S HmLm H1L1 H2L2 H3L3 1R1 2R2 H1为动铁心平均磁场强度 L1为动铁心平均长度 H2与H3为磁轭各部分的磁场强度 L2与L3为磁轭各部分的平均长度 S1为气隙1的截面积 B2为气隙2的磁感应强度 也近似等于永久磁铁中的磁感应强度 Sm为气隙2的截面积 1为通过动铁心的磁通 2为通过磁轭的磁通 B1为气隙1的磁感应强度R1与R2分别为气隙1和气隙2的磁阻 由于铁磁材料的非线性 无法从式中求出铁磁材料的磁场强度和永久磁铁中的工作点的位置 此时 则需要采用迭代法进行求解先设一个B1 1 B1xS1 1xR1 2xR2B1 Bm Hm 2 B3 2 S3 H3 H1 H1 L1 HmLm H2L2 H3L3 1R1 2R2 B1 比较B1与B1 B1与B1 差值在所规定的误差范围内 则认为B1就是所求的值 如果B1与B1 差值超过了误差范围 再将B1 作为下一步计算