1、永磁操動機構(gòu)是將永磁和電磁結(jié)合起來而形成的一種新型操動機構(gòu)。它可廣泛應用于航天、汽車、電器等行業(yè)，替代普通電磁式操動機構(gòu)來實現(xiàn)節(jié)能和提高控制系統(tǒng)的可靠性。隨著永磁材料性能和智能控制水平不斷提高，永磁操動機構(gòu)朝著高功率密度、小型化和智能化方向發(fā)展。本文針對永磁操動機構(gòu)的設計分析方法及在低壓開關(guān)電器的應用進行深入研究，具有重要的理論意義和工程應用價值。 本文在闡述單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)以及分離磁路永磁操動機構(gòu)工作原理基礎上，給出了等效磁路的

2、分析結(jié)果。深入研究了單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)和雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)電磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、型式選擇以及電磁系統(tǒng)的設計理論和分析方法。給出了單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與電磁設計的具體方法和步驟。提出了一種新型非對稱雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)，研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)設計。討論了影響靜態(tài)保持力的結(jié)構(gòu)尺寸因素，為優(yōu)化設計提供了一種有效手段。 觸頭電動斥力直接影響永磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用三維有限元的方法計算了單支路和并聯(lián)支路雙斷點結(jié)構(gòu)觸頭電動斥力。研究了影響計算電動

3、斥力的因素，得到了并聯(lián)支路觸頭的電動斥力的規(guī)律。詳細研究了永磁操動機構(gòu)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性的仿真方法，基于磁場有限元理論，給出了永磁體的處理方法以及麥克斯韋張量法和虛功位移法兩種求解電磁力的方法。研究了動態(tài)特性仿真的龍格庫塔法、直接耦合變量法以及多體軟件聯(lián)合仿真法。 研究了雙E型單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)在接觸器上的典型應用。以63A接觸器為研究對象，分析了典型位置的磁場分布，計算了永磁保持力，并進行了試驗測試，根據(jù)接觸器的功能要求設計

4、了永磁接觸器的控制單元，對電容的充放電過程進行了仿真和測試。研究了全橋整流驅(qū)動永磁接觸器合閘過程的動態(tài)特性仿真，在分析模型結(jié)構(gòu)和動態(tài)特性方程的基礎上，采用MATLAB建立了永磁接觸器合閘過程動態(tài)仿真模型。基于三維有限元的方法研究了永磁接觸器永磁體安裝位置對動態(tài)特性的影響，分析過程中考慮了鐵磁材料的非線性，采用耦合電壓的方式求得非規(guī)則線圈電流密度，并加載到線圈單元進而求解磁場方程。仿真和試驗結(jié)果均驗證了設計分析方法的有效性和仿真模型的正確

5、性，從而為永磁操動機構(gòu)的在接觸器上的應用奠定必要的理論與技術(shù)基礎。 深入研究了永磁操動機構(gòu)在框架斷路器的應用，提出了一種適用于非對稱雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的新的控制方法。耦合機械、磁場和電路方程進行動力學仿真，仿真中采用多體聯(lián)合仿真的方法，在MATLAB建立控制仿真電路，機械系統(tǒng)由ADAMS動力學軟件完成，電磁力由電有限元方法計算而得。構(gòu)建了完整的分合閘仿真系統(tǒng)，通過設定仿真切換時間來完成合分閘操作的過程，探討了電容參數(shù)對動態(tài)特性的