随着工业自动化技术的不断发展,交流接触器正朝着节材、节能、提高可靠性和寿命的方向发展。交流接触器作为工业自动化控制领域的重要电器元件,它对保证整个控制系统的稳定性极为重要,而电磁机构动态特性将直接影响交流接触器的电气性能和机械性能。传统的交流接触器的铁心均为平极面,该形状的铁心结构简单,但其漏磁相对较大,而且极面的面积受到结构限制,未能充分利用铜和铁的用材量。因此本课题将平极面铁心改造为Ⅴ极面铁心,并对Ⅴ极面铁心的交流接触器动态特性进行研究,进而优化结构参数和电气参数。本课题自主研制了一个以单片机为控制核心的智能Ⅴ极面交流接触器本体,详细介绍了智能Ⅴ极面交流接触器的基本结构、功能和特点,给出了智能Ⅴ极面交流接触器本体的软硬件设计,同时利用高速摄像机和数据采集卡等测试装置对不同合闸相角下智能Ⅴ极面和平极面交流接触器的动态特性进行测试,将大量测试所得的数据结合电磁机构理论对智能Ⅴ极面和平极面交流接触器的动态特性进行分析对比。该测量技术与分析方法为智能Ⅴ极面交流接触器虚拟样机优化设计奠定基础。运用ANSYS或者磁场分割法的磁路方程完成智能Ⅴ极面交流接触器的动态特性仿真计算。利用改进的人工鱼群算法对智能Ⅴ极面交流接触器本体进行优化设计。以智能Ⅴ极面交流接触器的铁心长度、铁心厚度、线圈匝数和线圈电阻作为设计变量,选用最能体现智能Ⅴ极面交流接触器综合经济技术要求的三个指标(碰撞能量、铁心和线圈的有效体积)以及其动作特性的吸合时间构建一个多目标函数,通过施加边界条件实现对智能Ⅴ极面交流接触器电磁机构的优化设计。优化结果表明,相对于智能平极面交流接触器,智能Ⅴ极面交流接触器的线圈匝数和铁心质量有大幅度的减少,同时还具有更好的动态特性。该思路和方法促进智能电器虚拟样机设计研究的发展和产品的开发。