永磁涡流联轴器功率损耗的分析

首先介绍了永磁涡流联轴器的基本组成及工作原理。分析了功率损耗来源主要有电磁损耗、机械损耗,而其中电磁损耗中主要是铜损耗。在理论分析的基础上,利用有限元方法,通过大量的Ansoft Maxwell 3D仿真分析了铜盘厚度、导磁盘厚度、气隙长度、永磁体厚度、永磁体数量、转速差等主要参数对铜损耗和最大涡电流密度的影响。分析结果表明了各参数对永磁涡流联轴器的铜损耗影响的变化规律。研究结论对于联轴器设计时的关键参数选取有较大的参考价值,研究方法对于进行永磁传动机械的研究具有一定的借鉴意义和指导作用。     

套筒式永磁涡流调速器转矩与调速特性分析

为了研究套筒式涡流调速器在不同啮合面积和不同设计参数影响下的电磁场变化规律和调速特性,以自行研制的套筒式永磁涡流调速器为研究对象,分析其结构和原理,推导出电磁转矩数学表达式,再采用有限元法对调速器三维瞬态场进行仿真分析,获得不同啮合面积下的铜转子和轭铁筒厚度以及转速差对输出转矩的影响规律,揭示其在不同啮合面积下的调速特性,最后搭建实验平台进行实验验证,结果表明,相同啮合面积下,输出转矩随铜转子厚度和转差的增大而增大,增大到峰值后减小,啮合面积为100%时,选择2 mm厚度的轭铁筒可提升45%输出转矩,调速时输出转速及转矩随啮合面积减小呈非线性减小,其结论可以为套筒式涡流调速器的进一步优化设计提供了参考。     

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。     

不同盘间距下可调速异步盘式磁力联轴器的传动性能分析

提出一种具有新型结构的可调速异步盘式磁力联轴器,通过调节装置改变永磁体盘与铜导体盘间的距离,迅速调整气隙磁场的大小,更好更快地控制不同转速与转矩的输出。同时,采用有限元模拟软件对磁力联轴器进行建模分析,得出盘间距对传动性能的影响。模拟结果表明:气隙的轴向磁通密度近似呈周期性分布,周期数为9,即永磁体的磁极对数;随着盘间距的增大,可调速异步盘式磁力联轴器的输出转矩呈现先减小后增大的趋势;当盘间距h=40 mm时,输出转矩最小,且转矩波动值最大;双边盘式磁力联轴器较普通盘式磁力联轴器而言,轴向力几乎为零。研究结果对可调速盘式磁力联轴器的性能研究具有很好的指导意义。     

十字轴式万向联轴器传动性能分析

以大型养路机械的十字轴式万向联轴器为研究对象,应用运动学理论分析了当十字轴式万向联轴器的输入轴做匀速转动时,其输出轴做圆周性不均匀转动的性能。分别从角速比、不均匀系数和角加速度等方面对十字轴式万向联轴器定量表达了其不均匀性。结果表明,随着十字轴式万向联轴器输入、输出轴夹角、转速的增大,其输出轴最大角加速度增大,使其最大惯性力矩增大。十字轴式万向联轴器的输入、输出轴夹角是影响其不均匀性的关键参数,当十字轴式万向联轴器输入、输出轴夹角增大时,其输出轴转角波动性增大。减小输入、输出轴夹角是提高十字轴式万向联轴器传动效率的唯一途径。     

导体盘开槽的盘式永磁涡流联轴器转矩特性分析

相比于传统的永磁涡流联轴器,导体盘开槽结构的涡流联轴器可以规划涡流路径,减少杂散涡流,提高转矩输出,从而增强装置的传动性能;但同时不合理的开槽数量和结构会导致输出转矩降低、转矩波动严重,使涡流联轴器的传动稳定性降低,控制难度加大。通过对永磁涡流联轴器的开槽数量和结构进行分析对比,提出一种合理的开槽数量和结构设计方案,可以为永磁涡流联轴器的设计应用提供重要的参考。     

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。     

永磁涡流耦合传动特性研究

永磁涡流耦合传动技术采用非接触传动方式,能实现较软的传动特性,应用在一些特殊场合有非常好的效果。永磁涡流耦合器采用永磁涡流耦合传动技术,具有节能、过载保护、允许较大的对中误差、结构简单、使用寿命长等优点。为实现永磁涡流耦合传动特性研究,针对油田应用设计永磁涡流耦合器。对耦合驱动原理进行理论分析,建立永磁涡流耦合的数学模型;利用Ansoft仿真软件建立三维有限元模型,对耦合器的传动特性进行仿真研究,得到传递转矩与间隙、转速差之间的对应关系,随着间隙的减小,转速差的增大,耦合器传递转矩增加;建立耦合器传动试验平台,对样机进行试验研究,验证有限元仿真可以作为耦合器传动特性的研究方法,同时从试验结果曲线上确定耦合器合理的工作区间,在此工作区间内,耦合器具有高效率和较高的启动转矩,能够缓冲负载波动,传动性能良好。     

电涡流式微量电子天平的研究

一、引言目前使用的微量、超微量电子天平以磁悬浮式的最为典型,用得也最多,这种天平的电磁补偿式力矩发生器包含磁钢、恒磁回路体、电磁力平衡运动线圈等,同时配有诸如光电式位移传感器之类的平衡位置指示器;无论是补偿式力矩发生器还是位移传感器,其本身都是一套精密的机构。本文提出的一种电磁涡流式微量电子天平,实质上是同时利用电涡流传感器的电磁力学特性和频率位移特性,由电涡流传感器探测线圈与一平面导体组成的系统,同时兼作补偿式力矩发生器和平衡位置指示器,机械结构极其简单,因此,由机械结构引起之误差小,重复性好,可望提高微量电子天平的灵敏度和精度。二、理论分析当电涡流传感器探测线圈靠近一薄平面良导体时,导体面上被激起之电涡流与探测线圈间存在一相斥的电磁力,同时亦构成一典型之位移传感器。如图1所示,设线圈中心与平面     

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。     

高速列车混合励磁涡流制动系统的设计与分析

相比于单独磁源励磁的涡流制动方式,混合励磁涡流制动有着可控且节能、适用于多种制动模式等优势。针对高速列车制动时制动功率消耗大的问题,为满足制动安全可靠的需要,根据电磁场原理提出了一种混合励磁轨道涡流制动系统,阐明了机械系统进行制动器的提放动作、电磁系统进行涡流制动的工作过程。通过对电磁系统进行有限元分析(FEM),对速度、气隙、励磁电流等因素对制动力、吸引力的影响进行了讨论,并在此基础上对电磁系统的结构进行了优化。优化结果表明制动系统达到了更好的性能。     

筒式永磁调速器的磁场分析与特性研究

永磁调速器通过调节永磁转子和导体转子的相对位置来实现离心式负载速度的调节和电机的节能,是一种新的调速设备。为了深入研究筒式结构永磁调速器的磁场及机械特性,基于三维运动涡流场,建立了筒式永磁调速器的有限元模型,并对其磁场进行了瞬态分析,得出了筒式永磁调速器的磁场和涡流分布情况,以及输出功率和转矩随转差率和啮合面积的变化曲线。分析结果与试验结果的对比验证了有限元分析方法的正确性。     

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。     

基于RSM-AGA的永磁驱动器周向开槽的参数优化设计

针对永磁驱动器工作效率较差的问题,提出一种导体盘上周向开梯形槽的永磁驱动器,采用有限元仿真确定了永磁驱动器导体盘的开槽个数,联合中心复合设计和响应面法建立了响应变量与设计变量之间的响应面模型。基于该模型,选择适当的约束条件,以传动转矩最大和涡流损耗最小为优化目标,利用自适应遗传算法对永磁驱动器的开槽结构参数进行优化。优化结果使开槽结构永磁驱动器的传动转矩与原始设计相比增加了24.439 8 N·m,涡流损耗减小了36.44 W,重量减小了3.748 1 kg。有限元仿真实验验证了开槽结构可以优化涡流路径,减少杂散电流,进一步提高永磁驱动器的传动转矩。     

电磁铁涡流制动分析与设计

介绍了电磁铁涡流制动的工作原理.通过建立二维电磁场分析模型,对涡流制动系统进行了电磁场数学分析,推导并求解出了制动力和运行速度之间的关系表达式.同时,利用ANSYS有限元分析软件建立了电磁铁分析模型,通过改变励磁电流、气隙厚度、导轨厚度来求得这些参数对制动力和吸引力的影响,从而为涡流制动系统设计提供了依据.     

电磁旋转涡流制动特性分析和力矩模糊控制方法研究

运用理论分析法和有限元计算方法,研究电磁旋转涡流制动器的制动特性。介绍制动器的基本结构与工作原理,并结合磁路分析法与分层理论,推导出制动盘中的涡流密度及涡流损耗公式,解析得到制动力矩的理论公式。结果显示,制动力矩同线圈匝数及励磁电流乘积的平方成正相关,而且受气隙长度、制动盘厚度、电磁材料的磁导率与电导率影响;建立旋转涡流制动器的三维有限元模型,验证了理论结果的有效性,并进一步研究制动器的几何参数与电磁参数对制动特性的影响规律,得到适用于列车紧急制动工况的制动器参数;根据制动特性曲线建立制动器的参数模型,设计了模糊控制器以改善高速区间内列车制动的平稳性。所提出的制动力矩理论推导、制动特性分析及控制器设计方法可以为涡流制动器的总体设计及优化研究提供借鉴。     

电磁齿轮转矩特性的分析与仿真

分析了气隙变化、加载电流大小、爪极和主从动轮夹角等对电磁齿轮转矩的影响。ANSYS仿真结果表明,转矩随工作气隙厚度的增加而几何级数减小;随齿轮内部径向气隙减小而线性增加和随爪极间周向气隙增大而增大;随加载电流的增加而增加,但当达到爪极的磁饱和后不再增加;随爪极对数的增加,最大转矩迅速减小;随长径比的增加而减小;在爪极前半部分,转矩随着爪极厚度的增加而增加,而在后半部分,随爪极厚度的增加而减小;随主、从动轮之间夹角的增大而增大,且呈现近似正弦的规律。     

发动机电涡流缓速器制动力矩的计算

设计了一种新型的电涡流缓速器—发动机电涡流缓速器,首先介绍了设计的新型的电涡流缓速器的优点、结构和工作原理,然后运用电磁场理论推导了发动机电涡流缓速器制动功率和制动力矩的计算公式,最后把发动机电涡流缓速器装在实验台上,制动功率和制动力矩的试验值与计算值十分吻合。     

Electrothermal effects of advanced electromagnetic materials on electrical loss and thermal characteristics of synchronous rotational machines

Electrothermal characteristics of high speed synchronous rotational machine were studied experimentally and theoretically. Electrical rotating machines with three types of electromagnetic materials were fabricated to identify core losses in the iron cores of high speed synchronous machine. Dummy and isolated rotational machines were devised to measure pure mechanical losses and to examine conductive thermal resistances in stators. Results showed that mechanical losses are linearly proportional to driving speeds of electrical rotating machines, and that viscosity-induced mechanical losses in air are relatively negligible in comparison with friction-induced mechanical losses. It was found that an electrical rotating machine with 15HTH1000 electromagnetic material has relatively lower core and coil losses than the machines with 35PN440, 35PN250, thereby making it applicable for advanced high speed electric vehicular applications. In addition, core materials had a negligible effect on torque constants of the electrical rotating machines at a lower non-dimensional rotational speed of 0.2. However, the rotating machine with 15HTH1000 showed an 8.0% higher input current than did that with 35PN440 at a higher rotational speed of 0.9. Finally, thermal resistances in between iron cores and stators could be accurately characterized by a nonlinear empirical formula with the minimum R² value of curve fittings equal to 0.997 which reflects the convection effects on heat transfer enhancement.     

Analytical model and finite element computation of braking torque in electromagnetic retarder

An analytical model has been developed for analyzing the braking torque in electromagnetic retarder by flux tube and armature reaction method. The magnetic field distribution in air gap, the eddy current induced in the rotor and the braking torque are calculated by the developed model. Two-dimensional and three-dimensional finite element models for retarder have also been developed. Results from the analytical model are compared with those from finite element models. The validity of these three models is checked by the comparison of the theoretical predictions and the measurements from an experimental prototype. The influencing factors of braking torque have been studied.