CN108009322B - 高速机械开关多场耦合仿真计算方法及其计算装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高速机械开关多场耦合仿真计算方法及其计算装置，其中，该方法包括如下步骤：对高速机械开关进行电磁场仿真分析，以确定高速机械开关的瞬态线圈电流和斥力金属盘的电磁斥力；根据瞬态线圈电流对高速机械开关进行热电耦合场仿真分析，以获得线圈的温升曲线；根据电磁斥力对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得高速机械开关的位移曲线。本发明中通过对高速机械开关进行电磁场仿真分析、热电耦合场仿真分析和分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以全面反映高速机械开关运动、触头碰撞和线圈温升情况，从而可以全面准确反映高速机械开关的机械性能，进而为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供了理论指导。
Description
技术领域
本发明涉及断路器仿真计算技术领域，具体而言，涉及一种高速机械开关多场耦合仿真计算方法及其计算装置。
背景技术
高速机械开关是混合式直流断路器关键部件，其性能主要由其操动机构决定，目前主要采用电磁斥力机构，普遍存在出力时间短、操动距离小的缺点，因此多被应用于中低压电压等级。对于高电压等级高速机械开关，国内外普遍采用多个中低压等级高速机械开关单元串联同步操作结构形式。因此，高速机械开关的机械特性及稳定性显得尤为重要。
高速机械开关动作过程涉及电磁场、温度场及运动场，而目前对快速开关的研究多基于电磁场单场进行仿真设计，并不能全面准确反映机械性能。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种高速机械开关多场耦合仿真计算方法及其计算装置，旨在解决目前对高速机械开关的研究多基于电磁场单场进行仿真设计，导致的不能全面准确反映机械性能的问题。
一个方面，本发明提出了一种高速机械开关多场耦合仿真计算方法，该方法包括如下步骤：对高速机械开关进行电磁场仿真分析，以确定高速机械开关的瞬态线圈电流和斥力金属盘的电磁斥力；根据瞬态线圈电流对高速机械开关进行热电耦合场仿真分析，以获得线圈的温升曲线；根据电磁斥力对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得高速机械开关的位移曲线。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算方法中，上述确定电磁斥力的方法为：根据方程组
和
确定电磁斥力Fc，其中公式(3)的初始条件为v|t＝0＝v0＝0,x|t＝0x0＝0；上式中，ψq、ψg均为电磁系统全磁链，t为高速机械开关动作时间，Lq为斥力线圈自感，iq为脉冲电流，M为斥力线圈与斥力金属盘的互感，ig为感应电流，Uc为电容电压，Rq为斥力线圈电阻，Lg为斥力金属盘的自感，Rg为斥力金属盘的电阻，Ff为斥力金属盘受到的运动反力，x为斥力金属盘的位移，v1f为高速机械开关运动部件碰撞后初速度，v2f为高速机械开关运动部件碰撞后终速度，v1i为高速机械开关运动部件碰撞前初速度，v2i为高速机械开关运动部件碰撞前终速度，e为碰撞恢复系数。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算方法中，上述获得线圈的温升曲线的方法为：根据公式
其中初始条件为
确定线圈随时间的温升；上式中，τ为斥力线圈温升，T为热时间常数，t为高速机械开关动作时间，e为碰撞恢复系数，c为线圈的材质的比热容，m为线圈的质量，KT为线圈的散热系数，A为线圈的散热面积，P为线圈的发热功率；根据线圈随时间的温升确定温升曲线。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算方法中，上述获得高速机械开关的位移曲线的方法为：将电磁斥力导入预先建立的计算模型中；对高速机械开关的部件连接部分添加相关类型运动副，并设置部件的参数；对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得位移曲线。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算方法中，电磁斥力通过AKISPL样条差值函数和DM距离函数导入计算模型中。
本发明通过对高速机械开关进行电磁场仿真分析、热电耦合场仿真分析和分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以全面反映高速机械开关运动、触头碰撞和线圈温升情况，从而可以全面准确反映高速机械开关的机械性能，以得到对高速机械开关最优化的设计，进而为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供了理论指导。
另一方面，本发明还提出了一种高速机械开关多场耦合仿真计算装置，该装置包括：电磁场分析模块，用于对高速机械开关进行电磁场仿真分析，以确定高速机械开关的瞬态线圈电流和斥力金属盘的电磁斥力；瞬态热分析模块，用于根据瞬态线圈电流对高速机械开关进行热电耦合场仿真分析，以获得线圈的温升曲线；动力学分析模块，用于根据电磁斥力对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得高速机械开关的位移曲线。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，电磁场分析模块包括：电磁斥力确定子模块，用于根据方程组
和
确定电磁斥力Fc，其中公式(3)的初始条件为v|t＝0＝v0＝0,x|t＝0x0＝0；上式中，ψq、ψg均为电磁系统全磁链，t为高速机械开关动作时间，Lq为斥力线圈自感，iq为脉冲电流，M为斥力线圈与斥力金属盘的互感，ig为感应电流，Uc为电容电压，Rq为斥力线圈电阻，Lg为斥力金属盘的自感，Rg为斥力金属盘的电阻，Ff为斥力金属盘受到的运动反力，x为斥力金属盘的位移，v1f为高速机械开关运动部件碰撞后初速度，v2f为高速机械开关运动部件碰撞后终速度，v1i高速机械开关运动部件碰撞前初速度，v2i为高速机械开关运动部件碰撞前终速度，e为碰撞恢复系数。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，瞬态热分析模块包括：线圈温升确定子模块，用于根据公式
其中初始条件为
确定线圈随时间的温升；上式中，τ为斥力线圈温升，T为热时间常数，t为高速机械开关动作时间，e为碰撞恢复系数，c为线圈的材质的比热容，m为线圈的质量，KT为线圈的散热系数，A为线圈的散热面积，P为线圈的发热功率；温升曲线确定子模块，用于根据线圈随时间的温升确定温升曲线。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，运动学分析模块包括：导入子模块，用于将电磁斥力导入预先建立的计算模型中；设置子模块，用于对高速机械开关的部件连接部分添加相关类型运动副，并设置部件的参数；仿真分析子模块，用于对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得位移曲线。
进一步地，上述高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，电磁斥力通过AKISPL样条差值函数和DM距离函数导入计算模型中。
本发明通过对高速机械开关进行电磁场仿真分析、热电耦合场仿真分析和分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以全面反映高速机械开关运动、触头碰撞和线圈温升情况，从而可以全面准确反映高速机械开关的机械性能，以得到对高速机械开关最优化的设计，进而为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供了理论指导。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的线圈匝数对高速机械开关出力影响的示意图；
图3为本发明实施例提供的线圈匝数对线圈电流影响的示意图；
图4为本发明实施例提供的线圈匝数对高速机械开关运动速度影响的示意图；
图5为本发明实施例提供的线圈匝数对位移影响的示意图；
图6为本发明实施例提供的斥力盘材质对高速机械开关出力影响的示意图；
图7为本发明实施例提供的斥力盘材质对线圈电流影响的示意图；
图8为本发明实施例提供的斥力盘材质对高速机械开关运动速度影响的示意图；
图9为本发明实施例提供的斥力盘材质对位移影响的示意图；
图10为本发明实施例提供的线圈与斥力盘初始间距对高速机械开关出力影响的示意图；
图11为本发明实施例提供的线圈与斥力盘初始间距对线圈电流影响的示意图；
图12为本发明实施例提供的线圈与斥力盘初始间距对高速机械开关运动速度影响的示意图；
图13为本发明实施例提供的线圈与斥力盘初始间距对位移影响的示意图；
图14为本发明实施例提供的磁感线回路对高速机械开关出力影响的示意图；
图15为本发明实施例提供的磁感线回路对线圈电流影响的示意图；
图16为本发明实施例提供的磁感线回路对高速机械开关运动速度影响的示意图；
图17为本发明实施例提供的磁感线回路对位移影响的示意图；
图18为本发明实施例提供的不同匝数的线圈的温升曲线示意图；
图19为本发明实施例提供的不同匝数的线圈对位移影响的示意图；
图20为本发明实施例提供的高速机械开关等效电路示意图；
图21为本发明实施例提供的获得线圈的升温曲线的方法的流程图；
图22为本发明实施例提供的获得高速机械开关的位移曲线的方法的流程图；
图23为本发明实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置的结构框图；
图24为本发明实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，电磁场分析模块的结构框图；
图25为本发明实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，瞬态热分析模块的结构框图；
图26为本发明实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，运动学分析模块的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
方法实施例：
参见图1，图1为本实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：
步骤S110，对高速机械开关进行电磁场仿真分析，以确定高速机械开关的瞬态线圈电流和斥力金属盘的电磁斥力。
具体而言，以成熟通用的ANSYS有限元分析软件中低频电磁场分析模块(Maxwell)、瞬态热分析模块(Transient thermal)以及多体动力学分析软件(Adams)为基础，利用C++语言编写高速机械开关多场耦合仿真分析程序，此C++程序包括3个子程序：C++调用Maxwell计算电磁斥力、脉冲电流、速度及位移、线圈损耗程序；关键参数导入Transient thermal温升计算程序；关键参数导Adams碰撞反弹计算程序。在给定高速机械开关的电容电压、位移初值的情况下，首先使用Maxwell电磁场分析软件对高速机械开关机械特性有明显影响的关键因素进行仿真优化设计，以确定高速机械开关的瞬态线圈电流、斥力金属盘的电磁斥力、斥力金属盘的速度、位移和线圈损耗。关键因素包括分闸线圈匝数、斥力盘材质、线圈与斥力盘初始间距、磁感线回路变化等影响因素，即分别取不同线圈匝数、不同斥力盘材质、不同工作间距及不同的空间磁路进行电磁场的仿真分析，研究上述因素对高速机械开关出力、运动速度、线圈电流及位移的影响，仿真结果可以参见图2至图17所示。
步骤S120，根据瞬态线圈电流对高速机械开关进行热电耦合场仿真分析，以获得线圈的温升曲线。
具体而言，将电磁场仿真分析得到的通入线圈的瞬态电流波形导入AnsysWorkbench软件中进行热电耦合场的仿真分析，研究线圈匝数及高速机械开关工作频率对线圈温升的影响，仿真得到高速机械开关完成单次分合操作时，不同匝数线圈的温升曲线，如图18所示。
步骤S130，根据电磁斥力对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得高速机械开关的位移曲线。
具体而言，利用外编程序调用maxwell电磁场仿真计算的不同斥力线圈匝数下电磁斥力结果，开展不同线圈匝数下分闸反弹仿真分析，进而得到高速机械开关的位移曲线，如图19所示。通过对高速机械开关电磁场、温度场和运动场多场耦合仿真分析，获得影响高速机械开关动态特性影响因素及其变化规律，进而可以得出其中主要影响因素为线圈匝数，结合多场耦合分析结果可知，斥力线圈为20匝时，高速机械开关分闸时间、允许温升及分闸反弹等关键技术指标满足技术要求。
可以看出，本实施例中，通过对高速机械开关进行电磁场仿真分析、热电耦合场仿真分析和分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以全面反映高速机械开关运动、触头碰撞和线圈温升情况，从而可以全面准确反映高速机械开关机械性能，以得到对高速机械开关最优化的设计，进而为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供了理论指导。
高速机械开关动作过程包含着电、磁、热和机械参量等多种场域变量的变化及相互影响，其中电磁参量耦合是激励源，热及机械参量变化是受控源，因此需从激励源电路维度建立斥力机构等效电路，进而建立全面的多物理场耦合微分方程组。其电磁斥力机构等效电路可以参见图20。
根据方程组
和
确定电磁斥力Fc，其中公式(3)的初始条件为v|t＝0＝v0＝0,x|t＝0x0＝0；
上式中，ψq、ψg均为电磁系统全磁链，t为高速机械开关的动作时间，Lq为斥力线圈的自感，iq为脉冲电流，M为斥力线圈与斥力金属盘的互感，ig为感应电流，Uc为电容电压，Rq为线圈的电阻，Lg为斥力金属盘的自感，Rg为斥力金属盘的电阻，Ff为斥力金属盘受到的运动反力，x为斥力金属盘的位移，v1f为高速机械开关运动部件碰撞后初速度，v2f为高速机械开关运动部件碰撞后终速度，v1i为高速机械开关运动部件碰撞前初速度，v2i为高速机械开关运动部件碰撞前终速度，e为碰撞恢复系数。
参见图21，图21为本实施例提供的获得线圈的升温曲线的方法的流程图。如图所示，该方法可以包括：
步骤S2110，根据公式
其中初始条件为
确定线圈随时间的温升；上式中，τ为斥力线圈的温升，T为热时间常数，t为高速机械开关对的动作时间，e为碰撞恢复系数，c为线圈的材质的比热容，m为线圈的质量，KT为线圈的散热系数，A为线圈的散热面积，P为线圈的发热功率；
具体而言，一般情况下线圈都是采用铜线，所以c可以为铜的比热容。
步骤S2120，根据线圈随时间的温升确定温升曲线。
具体而言，根据线圈的不同时间的温度，可以绘制线圈随时间的温升曲线。
本实施例中，通过公式可以计算得到线圈随时间的温升，进而可以确定温升曲线，通过观察温升曲线，可以更清晰的了解到线圈匝数对温升的影响。
参见图22，图22为本实施例提供的获得高速机械开关的位移曲线的方法的流程图。如图所示，该方法可以包括：
步骤S2210，将电磁斥力导入预先建立的计算模型中。
具体而言，通过AKISPL样条差值函数和DM距离函数，将电磁斥力导入预先建立的Adams计算模型中。
步骤S2220，对高速机械开关的部件连接部分添加相关类型运动副，并设置部件的参数。
具体而言，高速机械开关可以为双稳态弹簧机构，对其部件连接部分添加相关类型运动副，并设置部件的参数，使其能够按照设计要求进行分闸碰撞动作过程仿真分析。
步骤S2230，对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得位移曲线。
本实施例中，通过将电磁斥力导入预先建立的计算模型中，并对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以获得位移曲线，通过位移曲线可以清晰地了解到线圈匝数对位移的影响。
综上，本实施例通过对高速机械开关进行电磁场仿真分析、热电耦合场仿真分析和分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以全面反映高速机械开关运动、触头碰撞和线圈温升情况，从而可以全面准确反映高速机械开关的机械性能，以得到对高速机械开关最优化的设计，进而为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供了理论指导。
装置实施例：
参见图23，图23为本实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置的结构框图。如图所示，该装置包括：电磁场分析模块100、瞬态热分析模块200和动力学分析模块300。其中，电磁场分析模块用于对高速机械开关进行电磁场仿真分析，以确定高速机械开关的瞬态线圈电流和斥力金属盘的电磁斥力；瞬态热分析模块用于根据瞬态线圈电流对高速机械开关进行热电耦合场仿真分析，以获得线圈的温升曲线；动力学分析模块用于根据电磁斥力对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得高速机械开关的位移曲线。其中，该装置的具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。
可以看出，本实施例中，通过对高速机械开关进行电磁场仿真分析、热电耦合场仿真分析和分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以全面反映高速机械开关运动、触头碰撞和线圈温升情况，从而可以全面准确反映高速机械开关的机械性能，以得到对高速机械开关最优化的设计，进而为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供了理论指导。
参见图24，图24为本实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，电磁场分析模块的结构框图。如图所示，电磁场分析模块100包括：电磁斥力确定子模块110，用于根据方程组
和
确定电磁斥力Fc，其中公式(3)的初始条件为vt＝0＝v0＝0,xt＝0x0＝0；
上式中，ψq、ψg均为电磁系统全磁链，t为斥力机构动作时间，Lq为斥力线圈自感，iq为脉冲电流，M为斥力线圈与斥力金属盘的互感，ig为感应电流，Uc为电容电压，Rq为线圈电阻，Lg为斥力金属盘的自感，Rg为斥力金属盘的电阻，Ff为斥力金属盘受到的运动反力，x为斥力金属盘的位移，v1f为高速机械开关运动部件碰撞后初速度，v2f为高速机械开关运动部件碰撞后终速度，v1i高速机械开关运动部件碰撞前初速度，v2i为高速机械开关运动部件碰撞前终速度，e为碰撞恢复系数。其中，该装置的具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。
参见图25，图25为本实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，瞬态热分析模块的结构框图。如图所示，瞬态热分析模块200包括：线圈温升确定子模块210和温升曲线确定子模块220。其中，线圈温升确定子模块210用于根据公式
其中初始条件为
确定线圈随时间的温升；上式中，τ为斥力线圈温升，T为热时间常数，t为斥力机构动作时间，e为碰撞恢复系数，c为线圈的材质的比热容，m为线圈的质量，KT为线圈的散热系数，A为线圈的散热面积，P为线圈的发热功率；温升曲线确定子模块220用于根据线圈随时间的温升确定温升曲线。其中，该装置的具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。
本实施例中，通过公式可以计算得到线圈随时间的温升，进而可以确定温升曲线，通过观察温升曲线，可以更清晰的了解到线圈匝数对温升的影响。
参见图26，图26为本实施例提供的高速机械开关多场耦合仿真计算装置中，运动学分析模块的结构框图。如图所示，运动学分析模块300包括：导入子模块310、设置子模块320和仿真分析子模块330。其中，导入子模块用于将电磁斥力导入预先建立的计算模型中。设置子模块用于对高速机械开关的部件连接部分添加相关类型运动副，并设置部件的参数。仿真分析子模块用于对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得位移曲线。其中，该装置的具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。
本实施例中，通过将电磁斥力导入预先建立的计算模型中，并对高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以获得位移曲线，通过位移曲线可以清晰地了解到线圈匝数对位移的影响。
综上，本实施例通过对高速机械开关进行电磁场仿真分析、热电耦合场仿真分析和分闸反弹运动场耦合仿真分析，可以全面反映高速机械开关运动、触头碰撞和线圈温升情况，从而可以全面准确反映高速机械开关的机械性能，以得到对高速机械开关最优化的设计，进而为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供了理论指导。
需要说明的是，高速机械开关多场耦合仿真计算方法和高速机械开关多场耦合仿真计算装置原理相同，相似之处可相互参照。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种高速机械开关多场耦合仿真计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
对高速机械开关进行电磁场仿真分析，以确定所述高速机械开关的瞬态线圈电流和斥力金属盘的电磁斥力；
根据所述瞬态线圈电流对所述高速机械开关进行热电耦合场仿真分析，以获得线圈的温升曲线；
根据所述电磁斥力对所述高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得所述高速机械开关的位移曲线；
上述确定所述电磁斥力的方法为：
根据方程组
和
确定所述电磁斥力Fc，其中公式(3)的初始条件为vt＝0＝v0＝0,xt＝0x0＝0；上式中，ψq、ψg均为电磁系统全磁链，t为所述高速机械开关的动作时间，Lq为斥力线圈的自感，iq为脉冲电流，M为所述斥力线圈与所述斥力金属盘的互感，ig为感应电流，Uc为电容电压，Rq为所述斥力线圈的电阻，Lg为所述斥力金属盘的自感，Rg为所述斥力金属盘的电阻，Ff为所述斥力金属盘受到的运动反力，x为所述斥力金属盘的位移，v1f为高速机械开关运动部件碰撞后初速度，v2f为高速机械开关运动部件碰撞后终速度，v1i为高速机械开关运动部件碰撞前初速度，v2i为高速机械开关运动部件碰撞前终速度，e为碰撞恢复系数；
上述获得线圈的温升曲线的方法为：
根据公式
其中初始条件为
确定所述线圈随时间的温升；上式中，τ为斥力线圈的温升，T为热时间常数，t为所述高速机械开关的动作时间，e为碰撞恢复系数，c为所述线圈的材质的比热容，m为所述线圈的质量，KT为所述线圈的散热系数，A为所述线圈的散热面积，P为所述线圈的发热功率；
根据所述线圈随时间的温升确定所述温升曲线。
2.根据权利要求1所述的高速机械开关多场耦合仿真计算方法，其特征在于，上述获得所述高速机械开关的位移曲线的方法为：
将所述电磁斥力导入预先建立的计算模型中；
对所述高速机械开关的部件连接部分添加相关类型运动副，并设置所述部件的参数；
对所述高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得所述位移曲线；
所述电磁斥力通过AKISPL样条差值函数和DM距离函数导入所述计算模型中。
3.一种高速机械开关多场耦合仿真计算装置，利用权利要求1至2中任一项所述的高速机械开关多场耦合仿真计算方法，其特征在于，包括：
电磁场分析模块，用于对高速机械开关进行电磁场仿真分析，以确定所述高速机械开关的瞬态线圈电流和斥力金属盘的电磁斥力；
瞬态热分析模块，用于根据所述瞬态线圈电流对所述高速机械开关进行热电耦合场仿真分析，以获得线圈的温升曲线；
动力学分析模块，用于根据所述电磁斥力对所述高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得所述高速机械开关的位移曲线；
所述电磁场分析模块包括：
电磁斥力确定子模块，用于根据方程组
和
确定所述电磁斥力Fc，其中公式(3)的初始条件为vt＝0＝v0＝0,xt＝0x0＝0；
上式中，ψq、ψg均为电磁系统全磁链，t为所述高速机械开关动作时间，Lq为斥力线圈的自感，iq为脉冲电流，M为所述斥力线圈与所述斥力金属盘的互感，ig为感应电流，Uc为电容电压，Rq为所述斥力线圈的电阻，Lg为所述斥力金属盘的自感，Rg为所述斥力金属盘的电阻，Ff为所述斥力金属盘受到的运动反力，x为所述斥力金属盘的位移，v1f为高速机械开关运动部件碰撞后初速度，v2f为高速机械开关运动部件碰撞后终速度，v1i为高速机械开关运动部件碰撞前初速度，v2i为高速机械开关运动部件碰撞前终速度，e为碰撞恢复系数；
所述瞬态热分析模块包括：
线圈温升确定子模块，用于根据公式
其中初始条件为
确定所述线圈随时间的温升；上式中，τ为斥力线圈的温升，T为热时间常数，t为所述高速机械开关的动作时间，e为碰撞恢复系数，c为所述线圈的材质的比热容，m为所述线圈的质量，KT为所述线圈的散热系数，A为所述线圈的散热面积，P为所述线圈的发热功率；
温升曲线确定子模块，用于根据所述线圈随时间的温升确定所述温升曲线。
4.根据权利要求3所述的高速机械开关多场耦合仿真计算装置，其特征在于，所述动力学分析模块包括：
导入子模块，用于将所述电磁斥力导入预先建立的计算模型中；
设置子模块，用于对所述高速机械开关的部件连接部分添加相关类型运动副，并设置所述部件的参数；
仿真分析子模块，用于对所述高速机械开关进行分闸反弹运动场耦合仿真分析，以获得所述位移曲线；
所述电磁斥力通过AKISPL样条差值函数和DM距离函数导入所述计算模型中。
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