[发明专利]基于永磁一致性的极化磁系统式继电器性能退化建模方法

说明书

基于永磁一致性的极化磁系统式继电器性能退化建模方法，涉及一种继电器性能退化建模方法。分析研究获得永磁体磁感应强度随时间和温度变化的试验数据，建立永磁材料退磁率模型，仿真获得初始磁滞回线，结合建立永磁材料时效退磁机理模型，利用质量一致性数据构建批次虚拟样本，采用Kriging方法建立多输入输出替代模型，将永磁材料时效退磁机理模型与批次虚拟样本带入多输入输出替代模型，以计算任意时刻的动作时间分布特性，确定动作时间性能退化模型。将永磁材料时效退磁的机理与质量一致性数据联系起来，以确定极化磁系统式继电器动作时间性能退化模型，保证退化评估的准确性。

技术领域

本发明涉及一种继电器性能退化建模方法，尤其是基于永磁一致性的极化磁系统式继电器性能退化建模方法，属于继电器模型建立技术领域。

背景技术

作为机、电、磁、热多物理场耦合作用的精密机电元件，极化磁系统式继电器一般由电磁系统、触簧系统、触点对及附属部件构成，零部件多达三十几个。其结构和工艺繁杂所必然带来的继电器产品可动态特性与寿命的差异性(包括初始产品间差异和退化失效过程差异)，一直是国内外继电器厂家承认且关注的问题，也是导致继电器可靠性较差的重要原因。

极化磁系统式继电器中电磁系统的退化主要体现为磁性材料，在继电器动作过程中，磁性材料尤其是永磁体受局部连续充退磁磁场的作用，将出现剩磁降低、工作点变化的现象。其本质是永磁体在热-磁耦合的综合作用下，维持其磁性的晶粒热运动能级变化造成永磁体时效退磁或时间漂移，进而导致继电器电磁系统及整机的性能参数发生退化。有学者结合温度应力研究永磁体的时间稳定性，对钐钴永磁材料进行了不同温度下长时稳定性研究，得到了永磁体随着温度增加，不可逆损失显著增加的结论。但目前针对永磁体退化的研究均是在永磁体开路状态下进行的，目前未见针对极化磁系统式继电器中永磁体退化的相关系统研究。

首先通过失效分析与试验研究，建立永磁材料退磁率模型，确定永磁体退磁率在应力条件下随时间和温度退化的规律，并结合初始磁滞回线建立永磁材料时效退磁机理模型，其次根据质量一致性数据采用蒙特卡罗随机模拟方法建立批次虚拟样本，之后建立多输入输出替代模型，确定永磁工作点和继电器工艺参数与动作时间之间的输入-输出关系，在此基础上，将永磁材料时效退磁机理模型和批次虚拟样本代入多输入输出替代模型，即可得到动作时间随时间的变化过程，从而确定极化磁系统式继电器动作时间性能退化模型。

基于以上思路，本发明提出一种基于永磁一致性的极化磁系统式继电器性能退化建模方法，可将永磁材料时效退磁的机理与质量一致性数据联系起来，从而保证退化建模的准确性。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供基于永磁一致性的极化磁系统式继电器性能退化建模方法，它将永磁材料时效退磁的机理与质量一致性数据联系起来，以确定极化磁系统式继电器动作时间性能退化模型，保证退化评估的准确性。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

基于永磁一致性的极化磁系统式继电器性能退化建模方法，包括以下步骤：

步骤一：针对极化磁系统式继电器进行磁性材料退化失效机理分析，开展时效退磁过程的可靠性试验研究，获得永磁体磁感应强度B随时间t和温度T变化的试验数据，建立永磁材料退磁率模型G＝f(t,T)，描述永磁体退磁率G在应力条件下随时间t和温度T退化的规律，利用仿真方式获得不同永磁体工艺参数M的初始磁滞回线，通过永磁材料退磁率模型结合初始磁滞回线建立永磁材料时效退磁机理模型P＝p(G,M)；