本文采用有限元分析软件ANSYS,以限流式断路器和接触器的触头系统为研究对象,应用三维有限元分析法,分析了闭合状态下电器触头部分的电流、磁场以及电动斥力的分布。在求解电动斥力时引入了对外围空气模型大小优化的概念,并对断路器和接触器的触头系统进行了优化设计。通过对触头系统电流、磁场的仿真分析及优化设计,提高了电器触头部分设计的效率。主要研究内容如下: 首先,应用三维有限元非线性分析,并考虑到磁场的损耗,引入远场单元,研究了静态条件下限流式断路器和接触器动静触头及导体臂的电流分布,以及由此产生的磁场的情况,并得到动触头及动导体臂受到的电动斥力。 其次,分析有限元模型中触头间导电斑点的长度对所求触头间电动斥力的影响,以及外围空气模型的大小对所求电动斥力的影响,并将所求电动斥力与其理论值进行了比较。 最后,充分考虑触头系统电动斥力在电器中的的利与弊,应用ANSYS中的优化技术,以电动斥力为目标函数,对触头回路导体的结构尺寸进行了优化。 随着计算机技术的快速发展,有限元仿真技术越来越多的应用到现代电器设计中。在电器触头部分的设计中,利用有限元分析方法,能够方便的改变模型的几何参数,比较准确的得到触头部分的电动斥力及其分布情况。在设计中利用有限元仿真技术可以降低试验费用,加快产品开发周期,提高效益,具有实际意义。 本课题是结合国家自然科学基金项目“迎击式接触器触头动态响应不确定性研究”进行的。