汽车继电器虚拟样机仿真技术研究

摘要

本文将虚拟仿真技术应用到电磁继电器电磁系统特性的分析过程当中。在样机制作前得到汽车继电器的各种特性，以此作为产品设计和优化的依据，这将对于汽车继电器的优化设计和缩短产品的开发周期有非常重要的意义。 本研究采用有限元软件ANSYS与多体动力学软件ADAMS相结合的仿真方法，综合两个软件在各自领域的优点，经试验验证有较高的精度。此方法应用于电器的开发设计中，可以在制作样机前，掌握产品的性能参数，进而优化设计方案，降低设计费用。将ANSYS和ADAMS 两种软件相结合进行仿真的方法用于小型继电器是本课题的一个创新点。以某型号电磁继电器为主要研究对象，在不影响仿真结果的前提下，利用ANSYS软件提供的APDL语言编写命令流在ANSYS软件中建立汽车继电器电磁系统的三维实体模型，并对模型线圈工作在12V和9.6 V两种电压下分别进行仿真，求解得到在不同气隙和不同电流下衔铁所受电磁力的数据，绘制出了吸力特性曲线，与实际测量的数据进行了比较，得到了验证。对电磁继电器的动态过程分析是在ADAMS软件中进行的。首先在ADAMS软件中建立了两种模型，即刚体模型和柔体模型。在ANSYS软件中求解出不同气隙长度和不同电流下线圈中磁链值和电磁吸力的值，建立磁链和电磁吸力与气隙长度和电流的二维关系表；将得到的电磁力数据、磁链数据以及实际测得的反力数据提供给ADAMS软件，由ADAMS软件对刚体模型和柔体模型分别进行继电器闭合过程动力学仿真，得到继电器动态特性，即线圈电流、衔铁位移、衔铁速度、衔铁上的电磁吸力等随时间变化的情况；将线圈电流计算值与实际测量结果进行了比较，基本相符。