轴向啮合永磁联轴器涡流场分析和传动特性研究

介绍了可调速轴向啮合永磁联轴器的特点和无机械接触转矩传递机理。基于三维运动涡流场,建立了单铜套型永磁联轴器的有限元模型,对其磁场和涡流场进行分析,得出筒式永磁联轴器磁场和涡流场的分布规律并分析了磁极数、永磁体厚度、铜套厚度及气隙厚度等设计参数对涡流密度的影响。进一步分析了永磁场及涡流场之间耦合力分布,解决筒式永磁联轴器径向力不均衡问题。选择四组不同结构参数进行双筒型永磁联轴器样机试制及试验测试,试验结果与仿真结果对比验证了有限元分析与传动特性研究方法的准确性。     

永磁涡流联轴器涡流密度研究

永磁涡流联轴器的涡流损耗对联轴器的性能有很大的影响,因此对永磁涡流联轴器的涡流密度进行研究具有重要意义。首先对永磁涡流联轴器的工作原理进行简单的介绍,然后确定有限元分析的结构参数并进行分析,再利用Ansoft进行有限元分析,研究不同气隙厚度、轭铁厚度、永磁体厚度、铜环厚度和占空比对涡流密度的影响。研究结果表明磁铁厚度、占空比和气隙厚度对涡流密度产生重要影响,而轭铁的厚度和铜环厚度对涡流损耗影响较小,这为永磁涡流联轴器的研制提供了重要参考依据。     

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。     

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。     

永磁涡流联轴器结构参数的系列化分析研究

在综述永磁涡流联轴器特点及现状的基础上,提出对相关参数系列分析的必要性。通过永磁涡流联轴器原理的介绍,建立仿真模型,并运用等效磁路法对永磁涡流联轴器的磁场强度进行计算,结合楞次定律和安培定律对多功率的联轴器的转矩进行计算。基于Ansoft有限元分析,对多功率的永磁涡流联轴器的转速差、铜盘厚度、铝盘外形尺寸和永磁体径向尺寸进行了系列化仿真分析,得到多个参数随着不同功率的变化规律,为永磁涡流联轴器系列化量产提供设计依据。     

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。     

自励式电磁涡流联轴器调速性能研究

针对永磁涡流联轴器调速结构复杂的问题,结合自励发电和涡流传动技术,提出一种新型自励式电磁涡流联轴器结构。通过建立自励发电和电涡流传动两部分的电磁场有限元数值模型,研究了自励式电磁涡流联轴器的发电特性和传动特性。通过对转速差、导体层和气隙长度对传动力矩影响的分析可以看出：转速差较小时,导体层选择电导率高的材料可以得到较大的力矩;铜层厚度由1mm增大到9mm时,传动力矩先增大后减小,在铜层厚度为5mm时达到最大;传动力矩随气隙长度增大而减小。     

起重机起升机构永磁涡流制动特性仿真分析

基于电磁学理论分析了永磁涡流制动基本原理,建立了制动力矩关于永磁体充磁厚度和底面直径、磁极对数、感应盘厚度、空气间隙厚度等参数的数学模型。对比分析了解析计算与Ansoft Maxwell仿真结果,验证了数学模型的准确性和实用性。探究了磁极对数、永磁体厚度和底面直径、空气间隙大小及其变化规律、感应盘厚度对制动力矩的影响机理,得到了制动力矩与以上各参数之间的特征关系,并根据门式起重机结构特点建立了吊重的动力学模型。结合20UMQ门式起重机起升机构性能,设计了永磁涡流制动参数,并基于Matlab/Simulink对制动特性进行了仿真分析,为起重机起升机构永磁涡流制动的设计提供依据。     

起重机小车运行机构永磁涡流制动特性仿真分析

基于电磁学理论分析了永磁涡流制动基本原理,建立了制动力关于永磁体充磁厚度和底面直径、磁极对数、极距以及空气间隙厚度等参数的数学模型;对比分析了解析计算与Ansoft Maxwell软件仿真结果,验证了数学模型的准确性和实用性;探究了磁极对数、永磁体永磁厚度和底面直径、空气间隙厚度以及极距对制动力的影响机理,得到了制动力与以上各参数之间的特征关系,并根据桥式起重机结构特点建立了小车运行机构的动力学模型。基于Matlab/Simulink软件对某型号桥式起重机小车运行机构的永磁涡流制动特性和吊重摆角进行了仿真分析,为起重机小车运行机构永磁涡流制动的设计提供了依据。     

筒型永磁涡流阻尼特性理论建模及实验研究

筒形永磁涡流阻尼器具有优越的减振制动能力,广泛应用于建筑桥梁和军事装备等领域.为了研究筒型永磁涡流阻尼特性,建立了圆柱形永磁体在导体筒内阻尼下落实验系统,建立了理想状态下圆柱形永磁体磁场强度空间分布公式,推导了永磁涡流阻尼系数及永磁体阻尼下落速度计算公式,研究了导体筒壁厚及空气间隙对涡流阻尼特性的影响.考虑实验系统中实际情况的影响,修正了永磁体阻尼下落速度公式,理论计算结果与实验结果一致,验证了理论模型的正确性.结果表明永磁体在导体筒内部运动时阻尼系数可作为常数,导体筒壁厚及空气间隙对电磁涡流阻尼特性有显著影响.     

筒式永磁涡流联轴器热磁耦合分析

筒式永磁涡流联轴器运行时由于感应涡流的存在引起内部温度升高,影响永磁涡流联轴器性能,文中考虑到温度对永磁体剩磁、矫顽力,对导体及钢架的电导率影响,对联轴器进行热力学、电磁学耦合性能分析,使用ANSYS Max-well 对联轴器进行电磁场有限元仿真,使用Workbench进行温度场仿真,进一步将温度场数据导入电磁场仿真中反复迭代,得到收敛的转矩及温度数据,搭建了试验平台,验证了仿真的正确性.     

双笼式永磁涡流联轴器温度场有限元仿真研究

基于鼠笼式异步电动机原理及结构特性,提出一种双笼式永磁涡流联轴器结构,其具有启动性能好、传递性能良好等优点。从温度场角度出发,研究联轴器在工作状态下内部温度分布规律。有限元分析结果表明:联轴器温度场整体呈区域性分布,最高部分发生在内转子,可达79.163℃,外转子永磁体最高温度为30.48℃,未达到材料居里温度,联轴器可保证正常工作。分析结果对双笼式永磁涡流联轴器进一步的性能研究具有一定的指导意义。     

永磁型磁流变液联轴器的磁路设计及性能研究

采用永磁体作为磁流变液联轴器的磁源,设计出一种新型的永磁型磁流变液极限联轴器。磁流变液的工作间隙尺寸远小于永磁体的轴向尺寸,可忽略端部效应,将磁流变液联轴器的磁场求解简化为二维平面磁场。基于磁路设计的基本原理,采用有限元分析软件,对永磁型磁流变液联轴器的磁场分布进行模拟,并研究了不同工作间隙对磁场分布及磁流变液剪切应力的影响,推导出永磁型磁流变液联轴器传递的极限力矩与相关设计参数的关系。     

永磁涡流调速器传动性能分析与正交实验优化

以一台双盘式永磁涡流调速器为研究对象,理解了永磁涡流驱动机理,建立了三维瞬态磁场有限元模型。仿真结果表明:导体盘上三维磁密集中区域形状与永磁盘中永磁体形状几乎相同,磁密集中区域数目与永磁体极数相同;轭铁区域内的三维磁场分布为辐射带形状,磁密值高低区域相邻布局,导体盘上产生了与永磁体数目相等的涡流回路,相邻涡流区域涡流方向相反,中间部分涡流密度较低,相邻涡流回路交界处即正对应于永磁体处的涡流密度最高,平均转矩与转差呈现递增规律,两者之间线性数学关系非常显著。运用正交实验方法研究表明:在实验约束条件下因素主次顺序依次为磁极数、永磁体宽、永磁体长、永磁体厚,确定了永磁涡流调速器关于永磁体的最佳参数方案。结果表明:较原结构平均转矩提高了14.2%,转矩密度提高了18.0%,永磁体材料减少了3.2%。     

软启动永磁涡流联轴器的设计与参数分析

系统地介绍了永磁涡流联轴器的工作原理与特点。根据等效模型,应用法拉第电磁感应定律算出永磁联轴器的转矩。通过大量的ANSYS Maxwell 3D仿真,对永磁联轴器关键参数（磁铁尺寸、磁铁数量、铜盘厚度、气隙等）与转矩特性的关系进行了分析,为设计提供了有力的依据。应用上述分析结果,设计了一种新型结构并具有延迟启动功能的功率为7.5kW、转速为1500r/min的联轴器,样机的实验结果达到了设计要求。计算与仿真方法为该类联轴器的设计提供了参考。     

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。     

双气隙双实心电磁感应式磁力联轴器传动特性分析

磁力联轴器结构简单,传动效率高,应用广泛,对其传动特性的分析研究有着重要意义。文中依据电磁感应原理,提出一种双面气隙双层实心的电磁感应式磁力联轴器结构,运用Ansoft Maxwell软件建立有限元分析计算模型,进行静磁场分析,并针对影响传递转矩的永磁铁磁极对数、永磁铁厚度、气隙厚度、内转子外层厚度等结构参数进行数值分析,得出各结构参数对磁力联轴器传递性能的影响规律,丰富了磁力传动的理论与应用,为磁力联轴器的结构优化提供了理论基础。     

一种新型永磁式电磁泵的设计

电磁泵是一种体积小、质量小、噪声低和排量小的微型泵。通过参考螺管式电磁铁的功能,设计了一种永磁式电磁驱动的小型柱塞泵,其柱塞悬浮于永磁体中,在高速运动过程中增加了柱塞稳定性,避免了摩擦接触,减小了元件的损耗;同时还介绍了电磁泵设计过程中的主要结构参数对泵性能的影响。     

永磁涡流联轴器的改造应用

简要介绍了永磁涡流联轴器的结构、原理及其应用,并对公司的永磁涡流联轴器现场应用的案例进行了分析。     

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。