岳鹏

摘要：本文采用有限元分析软件ANSYS对自动转换开关电器的触头进行电动斥力的仿真，通过仿真分析了触头在闭合状态下电流、磁场和电动斥力的分布并将仿真的电动斥力结果与理论结算结果相对比。

1 接触系统的结果分析

本文分析的自动转换开关电器的触头系统额定电流为63A，短时耐受冲击电流为5000A，，简化后的触头模型如图1所示。

本文中的结构模型通过cero2.0软件建立，该模型有动触头、动触头片、静触头、静触头片四部分组成。

2 接触系统的仿真模型简化及分析

2.1 仿真模型的构建

电动斥力在本文中值得就是HOLM力，其只在动静触头接触时存在，实际上触头的接触表面都是凹凸不平的，因此都将导电斑点假设为理想体来计算HOLM力值，本文假设只有一个导电斑点存在于动静触头之间，并且导电斑点位于中心位置处。

当按照圆柱形导电斑点计算时，圆柱形导体的截面半径b用式（1）[1]计算。

（1）

式中，P为动静触头接触触压力，取20N；H为触头材料的硬度，取1000N/mm2；ξ为跟系统表面接触状况有关的系数，取0.5。

将实际中测得的触头压力20N，带入式（1）中，可求得接触半径b为0.1mm，因而取导电桥的半径为0.1mm；本文经过多次仿真发现，导电桥高度为0.1～0.2mm区间内的值时对仿真结果影响不大，所以本文中的导电桥高度取0.1mm。本文这种结构电动斥力主要是HOLM力产生的，平行导体电动力是不存在的，所以仿真出的结果就是HOLM力。用cero2.0软件创建的动静触头模型如图2所示。

2.2 动静触头系统的电磁场分析

选用Workbench中的Magnetostatic模块，并将上节所建模型导入，本文中只使用动静触头的一半体积。……