角向不对中可调速盘式异步磁力联轴器的转矩特性分析

为研究可调速盘式异步磁力联轴器处于角向不对中工况下的输出转矩特性,首先对该联轴器角向不对中的运动机理进行了理论分析,然后利用Ansoft有限元软件对可调速盘式异步磁力联轴器在不同角向不对中量下的运行状态进行三维模拟分析,得到了其磁感应强度分布云图和输出转矩曲线及其对比表,最后进行了误差分析。研究结果表明:随着角向不对中量的增加,可调速盘式异步磁力联轴器的输出转矩出现了先减小后增大的趋势;当角向不对中量达到2°时,联轴器的输出转矩依然能够保持较高的精度和效率。分析结果对可调速盘式异步磁力联轴器以及其它磁力联轴器的安装调试及工作性能研究具有很好地指导意义。     

可调速同轴式异步磁力联轴器的传动机理及工作特性分析

提出了一种可调速同轴式异步磁力联轴器,通过远程智能控制器改变内外转子之间的啮合面积,调节气隙磁场强度,从而实现速度的可调节。同时,利用有限元软件对该磁力联轴器进行三维瞬态磁场模拟,分析研究了轴向位移变化对磁力联轴器的传动特性的影响。结果表明,径向气隙的磁通密度近似呈周期性分布,周期数为7,即永磁体的磁极对数;随着轴向位移长度的增加,径向气隙磁密逐渐减小,在轴向位移长度为16²4 mm时,径向气隙磁密呈线性减小;输出转矩随轴向移动长度的增加近似呈线性减小,且在024 mm时,径向气隙磁密呈线性减小;输出转矩随轴向移动长度的增加近似呈线性减小,且在0²5 ms时,输出转矩会出现一个较大波动,在10025 ms时,输出转矩会出现一个较大波动,在100²00 ms时转矩慢慢趋于平稳。     

盘式实心异步磁力耦合器的调速关系分析

气隙厚度对磁力耦合器的运行至关重要,通过改变气隙厚度实现耦合器的调速功能具有重要意义。为了研究盘式实心异步磁力耦合器的气隙厚度与调速性能之间的关系,结合等效磁路法与磁路的基尔霍夫定律建立了轴向充磁的耦合器模型。通过对模型进行解析计算得出耦合器的磁路参数,再结合三维修正系数与转矩公式得到耦合器的转矩表达式。此外,在恒转矩负载调速下,结合转矩表达式推导出气隙厚度与转差率的关系,得到调速关系式,从而研究得到盘式实心异步磁力耦合器的调速关系。利用Matlab对转矩表达式和调速关系式进行离散化求解,并用有限元仿真及实验进行对比分析,验证了调速关系在理论计算上的正确性,并为耦合器实现精确调速提供了理论依据。     

可调速异步盘式磁力联轴器的多目标优化设计

在对可调速异步盘式磁力联轴器引入层模型理论的基础上,以多种结构参数和性能参数(永磁体轴向厚度、气隙长度等)作为设计变量,减少材料成本和提高转矩性能为双优化目标,建立了数学优化模型。基于上述模型,建立了双目标函数各自的隶属函数,采用线性加权求和法将双目标函数转化为单目标函数;然后运用惩罚函数法把多约束问题转化为无约束问题,进而利用遗传算法对联轴器的各参数进行了优化。优化结果表明,联轴器的总体积下降了16.98%,转矩提高了12.82%,该算法具有良好的优化效果。     

盘式异步磁力联轴器传动特性

针对一台新型18极16槽盘式异步磁力联轴器,为研究其传动特性规律,首先以层理论模型为指导分析得出联轴器的转矩理论计算方法;然后通过有限元分析得出三维瞬态气隙磁场的分布以及不同工作参数对转矩传递的影响;最后通过三维磁场测量系统和传动试验台进行不同工况下的三维瞬态气隙磁场和转矩的实测,并得出不同工作参数与转矩、效率的关系曲线。仿真和试验结果都表明,联轴器中最大磁密出现在永磁转子上,磁转子背部的轭铁处磁密也较大;轴向分量为气隙磁密的主要分量,气隙厚度的减小使得轴向磁密以及转矩都会增加;随着转差率的增加、输入转速的增大,联轴器传递转矩也会增大,但轴向磁密却减小;当输出转矩增加时,转差率在一定范围呈线性平缓增加而后急剧上升,而传递效率却先上升后下降,且当转差率为3%时,效率达到最大;在给定转差率为6%时,输入功率的增加对联轴器的传动效率几乎无影响,效率基本保持在94%左右,从而验证转差率和效率之和满足常数1的规律;当输出转矩为26~48 N·m时,传递效率始终保持在95%左右,此时转差率范围为2%~6%,证明盘式异步磁力联轴器能够在一定负载工况下高效运行,具有很好的传动特性。     

基于Ansoft的盘式磁力耦合器的仿真研究

盘式磁力耦合器是一中新型的传动装置。根据盘式磁力耦合器的机械结构和工作原理,利用Ansoft Maxwell软件对盘式磁力耦合器进行了三维建模和仿真分析,得出的磁感应强度云图和涡流密度矢量图验证了仿真设置的正确性,绘出了输出转矩与永磁体轴向长度、气隙和导体盘厚度所能传递力矩的影响曲线。为盘式磁力耦合器的设计提供了参考。     

盘式实心磁力耦合器气隙磁场分布及转矩分析

针对一台9对极盘式实心磁力耦合器,为研究其气隙磁场分布及转矩,引入层理论模型,将磁力耦合器划分为非导电区域和导电区域两部分,推导二维标量磁位法,求解非导电区域的标量磁位和导电区域的磁场强度,同时引入卡特系数进行校正,推导出盘式实心磁力耦合器的气隙磁密和输出转矩公式;然后,通过有限元软件模拟得到磁力耦合器的三维气隙磁场分布、涡流分布和输出转矩,并分析了不同工作参数对输出转矩的影响;最后,搭建三维气隙磁场测量试验平台和传动试验平台进行三维气隙磁场和转矩的试验,所得试验结果与理论计算结果、仿真结果基本吻合。结果表明,推导的气隙磁密和输出转矩公式具有较高的准确性,为进一步研究盘式实心磁力耦合器的传动特性提供参考。     

混合式永磁联轴器传动转矩计算及传动特性研究

基于目前常用的两种永磁联轴器:鼠笼式联轴器和盘式联轴器,提出了混合式永磁联轴器,这种新型联轴器具有轴向、径向力处于相对平衡的特点,能够解决传统鼠笼式磁力联轴器的径向不稳定和盘式磁力联轴器的轴向不稳定性,降低材料的刚度和强度要求以及安装成本。基于磁荷库伦定律,建立数学模型,对其传动转矩进行数值求解,并通过仿真实验方法对该转矩计算公式进行验证,探索该联轴器的传动特性。利用MATLAB对实验数据进行处理,对公式进行改进,使转矩计算公式包含永磁体所有的结构参数,得到能够应用于工程设计的转矩计算公式。     

内转子斜槽对深槽异步鼠笼式磁力联轴器转矩的影响

深槽异步鼠笼式磁力联轴器在启动阶段齿谐波磁场衍生的谐波电势和附加扭矩会使机器产生振动.本文从斜槽对齿槽转矩的抑制原理入手,研究了内转子斜槽对深槽异步鼠笼式磁力联轴器的齿槽转矩和输出转矩的影响,为磁力联轴器的设计提供了一定的理论参考.     

间隔排布型盘式磁力耦合器的输出转矩特性分析

针对间隔排布型盘式磁力耦合器的输出转矩特性问题，在考虑感应电流产生的感应磁场对原磁场影响的基础上，运用等效磁路法，建立其磁路计算模型，引入卡特系数，推导磁力耦合器的输出转矩公式。运用有限元模拟获得磁力耦合器的磁场分布、转矩变化曲线和机械特性曲线，分析感应磁场对原磁场的影响，并确定了最大转矩处的转差率不随耦合器气隙的改变而改变。最后，搭建试验平台，进行磁力耦合器的输出转矩测量试验。研究表明，最大转矩点的转速差不随气隙厚度的变化而变化；转速差小于120 r/min时，试验结果与理论计算结果、仿真结果基本一致，进一步验证间隔排布型盘式磁力耦合器输出转矩模型的准确性。     

鼠笼异步磁力联轴器三维温度场有限元分析

为得到鼠笼异步磁力联轴器工作时内部温度分布情况,首先通过理论计算确定了该联轴器的热源、导热系数和散热系数,然后借助ANSYS软件对其进行三维温度场模拟分析,得到磁力联轴器整体和各部分的温度分布,并通过场分析法,将温度场沿定义的路径进行映射,得到不同路径下的温度分布规律。结果表明:导条的最高温度为82.42℃,永磁体的最高温度为51.47℃,远小于永磁体的居里温度。沿径向由内转子轴孔到外转子外边界,温度分布是先高后低,具有明显的区域性,导条区域的温度最高且温差最小,气隙区域的温差最大;沿导条周向的温度分布呈周期性变化,其曲线近似为正弦曲线,周期为导条数。分析结果对大功率下的鼠笼异步磁力联轴器的温度场分析具有指导意义。     

整体双层盘式永磁涡流联轴器及其转矩特性分析

基于对传统单层盘式永磁体涡流联轴器的磁路分析,设计了一种整体双层盘式永磁体涡流联轴器。该联轴器将两个单层盘式永磁涡流联轴器的永磁体以N-S对应的方式安装到一块背铁的正反面上,减小了背铁磁阻在磁路中带来的损耗,提高了永磁体的磁能利用率,增大了转矩。通过等效磁路法建立该结构的数学模型,并与有限元法仿真模型相结合,综合分析了其转矩特性。搭建了该永磁涡流联轴器的样机,通过实验验证了上述分析的可靠性。结果表明：所建数学模型准确,并且该联轴器的转矩相对于传统永磁涡流联轴器转矩有较大提高。     

新型耐高温磁力联轴器传递转矩的数值计算

磁力联轴器的出现,彻底解决了某些机械装置中动密封存在的泄漏问题。为了进一步拓宽采用高性能钕铁硼稀土永磁体的磁力联轴器的使用范围,借鉴感应式异步电机的工作原理,研制了一种不同于以往利用永磁体同性相斥、异性相吸原理工作的同步式磁力联轴器的异步感应式耐高温磁力联轴器。为了计算其传递的转矩,将其外转子变换为等效的异步电机的定子绕组,运用数值方法,初步分析了联轴器内部涡流场的分布,并最终得出了其所传递转矩的计算方法。     

筒式磁力耦合器的结构参数对传动性能的影响

转矩是磁力耦合器传动性能的重要指标之一,为获得单位体积内磁力耦合器具有最大传动转矩时的磁路结构参数,以永磁体间隙排列的筒式实心磁力耦合器为研究对象,运用Magnet有限元分析软件模拟分析不同长径比下,磁力耦合器的不同结构参数对转矩和转矩密度的影响,得到磁力耦合器的最佳结构参数:永磁体的极弧系数为0.8,磁极对数为6,铜环厚度为4mm,铜环长厚比为1,通过模拟分析该结构参数下的磁力耦合器的机械特性,得到磁力耦合器的输出转矩与输出转速的关系曲线,相较于筒式鼠笼转子磁力耦合器,改进后的磁力耦合器在恒负载工况下具有较大的稳定运行区间,且滑差率为66%时具有最大的传动转矩。     

设计参数对轴向永磁联轴器的影响

系统地介绍了轴向永磁联轴器的工作原理与特点。运用Ansoft软件初步分析联轴器的磁场强度和磁场矢量分布;根据等效磁荷理论建立轴向永磁联轴器的数学模型,通过大量的Matlab计算,分析联轴器关键参数(永磁体尺寸、磁偏角、磁极对数、气隙等)与转矩的关系,为设计提供依据。     

盘式永磁调速器在离心负载下的调速性能

对盘式永磁调速器建立3D瞬态涡流场数值模型,研究永磁调速器在离心负载下的调速性能以及导体盘材料和厚度等因素对调速性能的影响机理。研究结果表明,永磁调速器驱动离心负载时,输出转速和力矩随着气隙非线性变化。在调速过程中,存在输出转速与力矩随气隙变化剧烈的区域,导致调速精度降低。将导体盘材料由铜改成铝可以使调速过程更加平稳。存在一个铜导体盘厚度值,对应输出转速和力矩随气隙变化最为剧烈,调速性能最差。对于调速精度要求高的场所,选取的铜导体盘厚度应当远离这个值,或者选用铝导体盘,以获得更好的调速性能。     

大功率永磁涡流联轴器结构参数对传递特性的影响分析

阐述了永磁涡流联轴器的结构和工作原理,针对所研究的大功率永磁涡流联轴器,建立了其等效磁路,并利用磁阻法对联轴器转矩进行了计算,得到了结构参数（铜盘厚度、导磁盘厚度、气隙长度、永磁体厚度、永磁体数量、相对转速）与转矩的关系。运用Ansoft Maxwell软件得到了联轴器的磁场及涡电流的分布情况,分析了结构参数对转矩和轴向力的影响。     

转子调磁式磁力齿轮设计与分析

针对传统磁力齿轮高速运转时转子永磁体会破坏的缺点,提出没有永磁体的转子调磁式磁力齿轮。根据磁场调制原理建立了输入输出转矩与气隙磁场间的关系,使用二维有限元法分析其转矩传递能力;使用参数化扫描对不同的转子尺寸参数组合进行优化分析,得到输出转矩与转子尺寸间的关系,并探究各转子尺寸参数对输出转矩影响的原因。仿真结果表明:输出转矩与转子的尺寸参数有直接关系,存在最优尺寸使输出转矩达到最大值;优化后输出转矩增加了81.2%,低速转子尺寸对输出转矩影响最大。最后对气隙中磁密进行谐波分析,结果表明优化前后主要谐波的变化与转矩变化一致,验证了转子调磁式磁力齿轮设计分析的有效性。     

笼型转子异步磁力耦合器轴向力分析

调速型异步磁力耦合器通过调整笼型转子的轴向位移,达到改变其轴向气隙磁通进而调速的目的,为此必须建立并计算出对调速机构至关重要的轴向力。基于电流镜像法得出永磁体在铁磁体中的镜像规律,根据等效磁荷理论推导出磁化部分轴向力的等效模型;根据线电流的电磁场特性对笼条切割磁感线产生的磁场进行分析,既可通过上述等效磁荷法计算出励磁电流的抽拉力;最后利用Ansys软件对两部分抽拉力分别进行仿真分析,并与理论建模所得的计算结果进行比较,验证了模型的正确性。     

轴向永磁涡流联轴器的永磁体参数分析

首先阐述了永磁涡流联轴器的工作原理和特点,并介绍了四种类型(调速型、延迟型、限矩型、经济型)。针对所研究的轴向式联轴器,利用有限元分析了永磁体参数(永磁体形状、块数、占空比、内外径、厚度)对转矩和轴向力的影响,得到与7.5k W、4极电机相匹配联轴器的最优参数,并为设计其他型号联轴器选取永磁体参数提供了依据。通过推导转速差对效率的影响,对于稳定工作时的转速差的选取也进行了讨论。研究方法和结论为轴向式永磁涡流联轴器的设计提供了较强的参考价值。