[发明专利]多场有限元仿真的密封电磁继电器温度场分析方法

摘要

本发明涉及多场有限元仿真的密封电磁继电器温度场分析方法，包括如下步骤：基于理想等效法，使用UG建模软件构建密封电磁继电器整机实体模型；将该模型导入ANSYS有限元分析软件的热电耦合仿真模块中，通过设置各组件材料的物理参数、仿真计算时的单元类型以及网格的划分方法建立出密封电磁继电器的理想等效仿真模型；分别对密封电磁继电器的主要热源组件控制线圈和接触系统进行产热分析计算，基于传热学原理对密封电磁继电器进行散热分析，完成热电耦合仿真计算时载荷与边界条件的施加。基于已设置好载荷与边界条件的理想等效仿真模型，计算得到环境温度与电流强度对继电器长期工作制下的稳态温度场和短时工作制下的瞬态温度场的影响情况。

主权项

1.一种多场有限元仿真的密封电磁继电器温度场分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：基于理想等效法，使用UG建模软件构建密封电磁继电器整机实体模型，主要组件包括线圈、绕线骨架、铁芯、衔铁、轭铁、线圈引脚、主回路引脚、动触头、静触头、簧片、底座；其中线圈的材料为漆包铜线，绕向骨架的材料为PET，铁芯、轭铁和衔铁的材料为DT4，线圈引脚和主回路引脚的材料为黄铜，动触点和静触点材料为AgMgNi，簧片材料为铍青铜，底座材料为PPO；步骤二：将整机实体模型导入ANSYS有限元分析软件中，设置各组件材料的物理参数、划分的单元类型以及网格的划分方法；步骤三：分别对密封电磁继电器的主要热源组件：控制线圈和接触系统进行产热分析；控制线圈的发热功率为P₁＝U²/R₁，生热率为q₁＝P₁/V₁，式中U为线圈电压，R₁为线圈电阻，V₁为线圈的近似体积；接触系统的发热功率为P₂＝I²R₂，式中I为接触系统导电回路加载的电流，R₂接触系统导电回路的电阻；步骤四：对密封电磁继电器进行散热分析；对流换热系数为Q＝αA(T_w‑T_f)，式中λ_a为空气的导热系数，N_u为努赛尔数，l为定型尺寸；辐射换热系数为式中ε为发射率，σ为斯蒂芬－波尔兹曼常数；步骤五：设置温度场仿真计算的载荷与边界条件，施加载荷前应对模型进行以下假设：认为材料的属性为各向同性；仿真过程中外界环境保持不变；各组件表面对流传热方式分为有限空间自然对流传热和大空间自然对流传热；步骤六：仿真分析不同环境温度和电流强度下继电器长期工作制时的稳态温度场和短时工作制时的瞬态温度场。