[00316691]电磁系统仿真优化设计平台

项目简介：

项目于2008年开始，显著特点是将计算机仿真技术应用到电器行业中，改变了传统的设计理念和设计思路。设计了系列电磁电器仿真优化设计平台，界面友好、使用方便、功能全面，集产品的特性测试、特性分析、三维温度场计算、优化设计等功能为一体，大幅度节省产品的研发时间、节约研发费用、提高产品的整体性能指标、节约原材料，在传统机电产品的设计领域具有创新性。

平台具有5个主要模块：（1）电磁电器动态特性测试模块；（2）动态特性计算模块；（3）动态特性分析模块；（4）优化设计模块；（5）三维温度仿真模块。核心技术已经获批6项国家发明专利；发表了9篇学术论文，3篇代表作被EI全文收录；完成了福建省自然科学基金一项“交流接触器电寿命预测与测试理论研究”。

技术指标：

将CAD、CAE及可视化技术引入系列电磁电器仿真优化设计平台，方便地以交互式图形方式进行模型数据的输入、修改和存储，直观且快速，大幅减轻设计者工作量。在后处理中还可将计算数据结果用图形直观显示，便于分析和研究。在样机加工前分析电磁电器的特性指标和工作性能，减少样机的重复制作，降低实验费用，缩短新产品的开发周期。平台已完成了两个系列产品：电磁阀系列和交流接触器系列。经浙江XX公司、厦门XX公司的验收和试运行，反应良好，达到了预期目标。平台具有5个主要模块：

1、电磁电器动态特性测试

模块实现了对交直流电磁电器选相分合闸控制，采用基恩士激光位移传感器实现触头与铁心动态位移测试；采用驻极体传声器采集电器闭合过程声音信号；采用霍尔传感器采集线圈回路和三相触头回路电压电流信号。使用数据采集卡将信号采集到上位机，完成数据的处理分析、自动测量、数据存储等功能，为交直流电磁电器的仿真研究、控制方案提供技术支持。

2、动态特性计算

通过修改模型参数、设置材料，能够计算电磁电器在不同电压、不同合闸相角时的吸合、吸持过程中电压、电流、吸力、反力、速度、位移、磁链等动态参量随时间的变化规律；计算吸合过程中电磁电器的起动容量；可调用历史计算特性对比不同结构参数、材料对动特性的影响，为用户设计样机提供指导意见。

3、动态特性分析

具有以下功能：①计算某一电压，不同合闸相角时电流特性、吸反力配合特性；②计算不同电压，铁心触动时间、吸合时间、末速度随合闸相角的变化曲线；③通过计算动态特性，可分析电器的最佳、最差合闸相角，为其最优相角控制奠定基础；④通过仿真不同合闸相角下的电流曲线，可计算该电器的最大起动容量，为用户选择合适的电磁电器提供意见。

4、优化设计

有局部优化与全局优化设计分析功能，前者用于电器的大部分结构参数、基本磁路等参数不变的前提下，改变线圈绕组漆包线线径、线圈匝数、动静铁心厚度等参数，较快地寻找局部最优方案；后者可实现结构参数、线圈参数、反力参数等优化变量的选择及优化目标函数权重的设置，从而设计出较佳的全局优化方案。同时具有添加、删除优化变量，显示优化进度，存储优化结果，优化前后变量参数对比等功能，为了防止断电或用户操作不当导致优化程序关闭，添加了在之前优化结果基础上继续优化的功能。

5、电磁电器的三维温度仿真

采用电磁热耦合计算方法计算电磁机构三维温度分布，通过电磁场分析求解导磁体涡流损耗、线圈绕组电阻损耗以及分磁环损耗等，将计算得到的各部件损耗作为温度场载荷进行温度场求解，同时考虑了温度变化对材料物理特性以及散热系数的影响。

平台目前已经含有电磁阀、专用交流接触器、工控交流接触器三个系列20余规格的完整样机模型。

应用领域或前景：

平台经浙江XX公司、厦门XX公司的验收和试运行，反应良好。2010年开始在浙江XX公司实施，2011年新增产值65万元，新增利税15万元；2012年新增产值250万元，新增利税110万元；2013年新增产值600万元，新增利税320万元。2012年开始在厦门XX公司实施，2012年新增产值572万元，新增利税56万元；2013年新增产值达到2340万元，新增利税为235万元，经济效益良好。应用前景好。