怎样抑制接触器的碰撞弹跳？
哈尔滨工业大学电器与电子可靠性研讨所的研讨人员杨文英、刘兰香、刘洋、翟国富，在2019年第9期《电工技能学报》上撰文（论文标题为“考虑磕碰弹跳的触摸器动力学模型树立及其弹跳特性影响要素剖析”）指出，触摸器通断进程中，动、静触头以及衔铁、轭铁间的磕碰触摸使触摸器工作系统的运动状态变得极为复杂，合理处理动作进程中的磕碰触摸问题是研讨触摸器动态特性的关键。
以某型号螺线管式大功率触摸器为例，根据分段线性结构动力学思维以及Kelvin-Voigt模型，考虑了能量丢失、磕碰变形等要素对触摸器磕碰弹跳的影响，给出了考虑磕碰弹跳的触摸器动力学运动方程，并树立了触摸器磕碰弹跳动力学模型。
将触摸器动力学模型与电磁机构有限元模型相结合，提出了一种快速耦合触摸器机-电-磁-运动的多物理场核算方法，研讨了考虑磕碰弹跳的触摸器动态特性。然后使用触摸器动态特性试验设备证明了该文提出的多物理场耦合核算方法的正确性。最后，剖析了超程绷簧预压力、线圈励磁电压、触头开距和回来绷簧预压力对触摸器磕碰弹跳的影响，从而为按捺触摸器磕碰弹跳提供理论依据。
近年来，跟着全电电器的开展，对大功率触摸器的触摸特性和电寿数均提出了更高的要求。电磁系统和机械系统是触摸器的重要组成部分。触摸器动态特性受多种要素共同制约，其中动、静触头以及衔铁和轭铁间的磕碰弹跳是影响其动态特性的重要要素。
磕碰弹跳引起的触摸部分小间隔别离极易导致电弧发生，严重时会发生熔焊粘接，直接影响电触摸功能和触摸器的使用寿数。为能满意国防、军事对大功率触摸器可靠使用于恶劣环境的需求，树立触摸器磕碰弹跳模型，剖析其影响要素和改变规则，对提升触摸器动态功能具有重要意义。
Y. Kawase等将3D方法使用于沟通触摸器，然后A. R. A.Arkadan等将线圈电流和衔铁驱动力作为触摸器的鼓励，使用时空有限元法树立了触摸器模型。N. Sadowski等进一步考虑了铁心运动进程中的非线性效应。
为加快仿真进程，Fang Shuhua等使用有限元法别离核算了触摸器电-磁-运动模型中的位移、磁链和电流的非线性关系。R.Gollee等根据触摸器的磁共能方程和自感系数来列写方程，从而完结了对触摸器动态进程的有限元求解。纽春萍等树立了触摸器动态进程的数学模型，并借助ADAMS完结了考虑电-磁、磁-机之间的耦合核算，完结了触摸器动态进程和触头弹跳的剖析。
李兴文等使用三维有限元非线性静态方法求取电磁参数，并指出小气隙时需要考虑分磁环的影响。许志红等提出根据蚁群算法、神经网络法来到达优化规划智能触摸器动态进程的意图。L.Niels等考虑了磁撞弹跳进程对触摸器动态特性的影响，并树立了触摸器动力学模型。李俊峰等提出根据触头动态触摸压力来研讨触摸器的触头弹跳特性。
以上研讨均未给出考虑磕碰弹跳的触摸器动力学模型，且在求解进程中也未进一步讨论触摸器运动进程中的线性运动和磕碰触摸后的非线性动力学特点，多是使用将数值网格代入机械动力学方程来核算电磁力。因为传统方法加载的电流和位移信号均为离散的、静态的，故并不能实在反映触摸器在工作进程中的电流和电感改变对电磁力的影响。
本文在以上研讨的根底上，以触摸器的线性运动和非线性磕碰触摸为切入点，使用Kelvin-Voigt模型、平面触摸理论核算触头和衔铁的磕碰触摸进程。
给出了考虑磕碰弹跳的触摸器动力学方程，并树立了触摸器磕碰弹跳动力学模型；触摸器的电磁模型则是使用有限元动态网格技能，动态区分时刻域下的空气域，在时刻域内进行电磁参量的求解，一起可以考虑电流、电感改变以及导磁体内的涡流场效应对触摸器运动的影响；然后使用时刻协同的概念，将触摸器的电磁模型和磕碰弹跳动力学模型进行耦合，并完结考虑磕碰弹跳的触摸器动态特性求解。
后续通过根据激光位移传感器的触摸器弹跳丈量设备验证模型树立的准确性和核算结果的精确性。最后，剖析了超程绷簧预压力、线圈励磁电压、触头开距和回来绷簧预压力对触摸器磕碰弹跳的影响，并给出了具体优化方向，为后续触摸器的优化规划和弹跳特性的按捺奠定了根底。
图1 触摸器结构示意图
图10 触摸器动态特性试验丈量设备
定论
本文以触摸器的线性运动和非线性磕碰触摸为切入点树立考虑磕碰弹跳的触摸器动力学模型，提出根据瞬态电磁特性的多物理场耦合核算方法求解触摸器动态特性，并对触摸器弹跳特性进行了相关剖析。所得定论如下：
1）考虑磕碰弹跳的触摸器动力学模型和根据瞬态电磁特性的多物理场耦合核算方法彻底适用于考虑磕碰弹跳的触摸器动态特性核算及弹跳特性影响要素剖析，核算结果与试验结果吻合良好。
2）本文提出的根据瞬态电磁特性的多物理场耦合核算方法可以实时传递动态特性数值模型和磕碰弹跳模型运动进程的改变曲线，较传统核算方法效率提高一倍，核算精度以吸合电流为评价标准时差错由7%减小到1.5%。
3）调整超程绷簧、回来绷簧的预压力值可以按捺触摸器的弹跳情况，且提高定量的超程绷簧预压力值在动触头上得到的弹跳按捺效果约是衔铁的2倍。
4）满意触摸器励磁电压的情况下，触头闭合前，减小线圈两端的电压可以到达减小触头弹跳的意图；并在触摸器超程开始方位，增大电磁力，使衔铁可靠吸合，避免其与轭铁磕碰时引起触头再次弹跳。
5）触头开距改变对触摸器的弹跳按捺作用具有近似非线性的关系，减小触头开距可以到达按捺触摸器运动全进程弹跳的意图，而且应该规避触头开距峰值带来的剧烈弹跳现象。
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