哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
桥式极化磁系统电磁继电器凭借其体积小、重量轻、灵敏度高、功耗低等
众多优点在航空航天、电力工业、航海通信等领域广泛使用，但某型号桥式极
化磁系统电磁继电器在装配过程中出现动作电压（吸合电压与释放电压）超差
问题，导致产品装配合格率低，质量一致性差，影响继电器可靠性工作的同时
亦大大增加了厂家的生产成本。故以某型号桥式极化磁系统继电器为本文研究
对象，从仿真模型、装配关键工序、电磁机构优化与一致性稳健设计方面对其
进行深入研究，以达到优化继电器动作电压与提升产品质量一致性的目的。
首先明确该型号桥式极化磁系统继电器结构特点与工作原理，采用
SolidWorks软件建立继电器三维装配模型；应用FLUX软件计算继电器静态吸
力特性，应用ANSYS软件与ADAMS软件计算静态反力特性，并结合实测数
据对仿真模型进行修正；基于吸力静态数据表数据使用MATLAB与ADAMS
联合仿真实现继电器动态求解，完成该型号继电器虚拟样机平台搭建。
然后，对批次继电器动作电压全程跟踪，基于故障树分析法确定影响动作
电压波动的关键设计与装配环节；借助电磁与触簧系统仿真模型，确定电磁系
统装配中点焊小轴与点焊推动杆工序对动作电压产生的影响；之后在整机装配
中一方面计算继电器罩壳前后电磁吸力矩变化情况，获得罩壳后释放电压升高
机理；另一方面通过仿真与几何关系推导获得衔铁位置变化前后电磁吸力矩与
反力矩的变化情况，得到常温机械老练前后释放电压降低的关键影响因素。
接着，从设计角度对继电器电磁系统结构进行优化，提出一种含永磁复合
衔铁的电磁新结构以解决动作电压超差问题。从磁通角度对原永磁衔铁电磁结
构与含永磁复合衔铁的电磁新结构进行磁路分析，得到电磁新结构电磁效率提
升机理；基于有限元仿真软件分析比较原电磁结构与新电磁结构静态特性参数
变化情况；并制作含永磁复合衔铁的电磁新结构继电器样机，验证动作电压等
静态特性参数提升效果。
最后，对电磁新结构进行一致性稳健设计，提升继电器产品质量一致性。
基于极差分析法确定电磁系统关键尺寸参数与装配参数，通过内外侧正交表直
积法、信噪比与灵敏度方差分析法确定电磁系统参数最优水平组合；再通过正
交试验求得各因素贡献率并在确定显著因素后进行容差重分配；之后按照参数
与容差设计结果制造样机验证产品质量一致性提升效果。
关键词：桥式极化继电器；动作电压；电磁系统；质量一致性
-I-
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Thebridgetypepolarizedmagneticsystemelectromagneticrelayisusedin
powerindustry,aerospace,maritimecommunicationandotherfieldsduetoitsmany
advantages.However,acertaintypeofbridgetypepolarizedmagneticsystem
electromagneticrelayhastheproblemofexceedingtheactionvoltage(suction
voltageandreleasevoltage)duringtheassemblyprocess,resultinginlowproduct
assemblyqualificationrateandpoorqualityconsistency,thisnotonlyaffectsthe
reliabilityofrelays,butalsogreatlyincreasesthepr