基于FLUX的分離脫落連接器電磁分離特性研究.pdf

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1、第５期機電元件Ｖｏｌ暢３６Ｎｏ暢５２０１６年１０月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSＯｃｔ暢２０１６研究與設(shè)計基于FLUX的分離脫落連接器電磁分離特性研究凌三強，陳東旭，翟國富（哈爾濱工業(yè)大學(xué)軍用電器研究所，黑龍江哈爾濱，１５０００１）摘要：電磁分離是分離脫落連接器的一種重要分離方式，電磁分離力的大小會影響到連接器能否可靠分離。電磁分離力過小，可能會造成無法解鎖分離；電磁分離力過大，又可能會損害連接器內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)。本文以某型號分離脫落連接器的電磁分離機構(gòu)為研究對象，采用磁路法建立其數(shù)學(xué)模型，基于ＦＬＵＸ有限元軟件研究其電磁分離特性，分別分析了接觸面角度、壁厚、激勵電

2、流和線圈匝數(shù)對電磁分離特性的影響規(guī)律，確定了影響電磁分離力的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，為后續(xù)的電磁分離機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：分離脫落連接器；電磁分離特性；磁路法；有限元Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０１６．０５．００１中圖分類號：ＴＮ７８４文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：１０００－６１３３（２０１６）０５－０００３－０４目前，國內(nèi)研究機構(gòu)在小規(guī)格的分離連接器上1引言［７］已實現(xiàn)了直流電磁分離機構(gòu)的分離，與純機械分分離脫落連接器是一種典型的機電類元器離方式相比較，提高了分離動作的安全性，在部分件，廣泛應(yīng)用于航空、航天和武器裝備中，是實現(xiàn)航空、航天和武器裝備系統(tǒng)的級間

3、電氣線路分離方各型號各級間及其與地面之間電氣連接和信號式上得到應(yīng)用，如貴州航天電器股份有限公司的?。郏保荩郏福輦鬟f的基礎(chǔ)元器件，其性能和可靠性直接影響型圓形分離脫落連接器、杭州航天電子技術(shù)有限［９］航空、航天和武器裝備系統(tǒng)的正常工作。公司八二五廠的水下分離脫落連接器、中國運載［１０］由于分離脫落連接器在航空、航天和武器裝火箭技術(shù)研究院的雙端分離脫落連接器等產(chǎn)［２］備系統(tǒng)中的重要作用，國外對其封鎖較嚴(yán)。近品。然而隨著電子系統(tǒng)的控制復(fù)雜程度和可靠性年來，國內(nèi)電連接器生產(chǎn)廠家依靠自主創(chuàng)新、自等要求日益提高，分離脫落連接器插針數(shù)目、種類力更生已開發(fā)生產(chǎn)了多系列、多規(guī)格的分離脫落和直徑都有所增大

4、，對于分離脫落連接器的分離脫連接器，但是，由于設(shè)計技術(shù)相對落后、生產(chǎn)裝配落機構(gòu)性能要求明顯提高。自動化程度低、過程控制不嚴(yán)等原因，導(dǎo)致分離電磁分離是分離脫落連接器最常采用的自脫落連接器在使用過程中質(zhì)量問題頻發(fā)，直接影動分離方式之一，而電磁分離力是考察連接器電響我國航空、航天和武器裝備系統(tǒng)的性能與可靠磁分離特性最主要的技術(shù)指標(biāo)之一。本文針對［３，４］性，造成嚴(yán)重安全隱患與經(jīng)濟(jì)損失。我國元某型號分離脫落連接器的電磁分離機構(gòu)，首先，器件性能與國外同類產(chǎn)品相比仍存在較大差采用磁路法建立其數(shù)學(xué)模型；其次，采用ＦＬＵＸ有［５，６］距。限元軟件數(shù)值計算了電磁分離力－行程關(guān)系曲收稿日期：２０１６－０８

5、－０２４機電元件２０１６年線；最后，分別研究了電磁分離機構(gòu)中四個主要3基于磁路法的數(shù)學(xué)模型的建立設(shè)計參數(shù)：接觸面角度、壁厚、激勵電流和線圈匝數(shù)對電磁分離力的影響規(guī)律，進(jìn)而確定了影響電描述靜態(tài)磁場特性，引入矢量磁位以方便求磁分離力的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，為后續(xù)的電磁分離機解，方程式如下：構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。磹×（１／μ磹×A）］J式中，μ為磁導(dǎo)率A為矢量磁位；J為矢量電2電磁分離實現(xiàn)原理流密度。分離脫落連接器電磁分離機構(gòu)如圖１所示。對于軸對稱磁場，采用圓柱坐標(biāo)系（ρ，矱，z），線圈為螺線管式繞組，裝在繞組殼體、鐵心Ａ與若設(shè)J＝J矱e矱則應(yīng)有A＝A矱e矱。其中，e矱為矱方鐵心Ｂ形成的環(huán)形區(qū)間內(nèi)

6、，鐵心Ａ位與繞組殼體向單位矢量，J矱為矱方向電流密度，A矱為矱方向上端臺形面重合，鐵心Ｂ鑲嵌于繞組殼體內(nèi)部，磁位。選取庫倫規(guī)范磹A＝０，在周對稱場情況有隔斷線圈與鐵心Ａ和滑塊相接觸作用。滑塊下，可以導(dǎo)得在任一軸對稱（ρ，z）平面內(nèi)，磁位A矱位于鐵心Ｂ內(nèi)部，并且滑塊的凹形面與鐵心Ａ的應(yīng)滿足如下方程凸形面完全相對關(guān)系，可以在空隙內(nèi)滑動。拉桿矪１矪（ρA矱）矪１矪（ρA矱）＋＝－J矱（１）凸臺與滑塊凹臺重合，鐵心Ａ內(nèi)腔通過彈簧與拉矪ρμρ矪ρ矪zμ矪z桿緊密連接。其中繞組殼體、鐵心Ａ和滑塊由軟涉及鐵磁材料磁飽和效應(yīng)，磁導(dǎo)率μ為磁感磁材料制成，鐵心Ｂ與滑塊為非磁性材料制成。應(yīng)強度B的函數(shù)，即當(dāng)

7、線圈繞組通過電流時，鐵心Ａ與滑塊之間形成μ＝μ（B）＝μ（磹×A）（２）特定的磁通分布，滑塊上所產(chǎn)生的電磁力由拉桿邊界條件是求解電磁場問題的關(guān)鍵，邊界條輸出，克服彈簧力與其他外力，實現(xiàn)向鐵心Ａ凸件可分為狄利克雷條件和齊次諾伊曼條件，克分面滑動，從而實現(xiàn)分離脫落連接器的解鎖，在分別表述為離彈簧力的作用下自由端插頭和固定端插座實A矱＝０，矪A矱／矪n＝０（３）現(xiàn)分離；沒有電流，插頭與插座插合時，在彈簧返式（１）到式（３）描述了電磁分離機構(gòu)的靜態(tài)程力