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。     

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。     

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。     

含金属薄片的磁力齿轮稳定性分析

针对同轴磁力齿轮在传动过程中存在转矩脉动大、气隙磁密谐波含量高的问题,研究了一种含有金属薄片的磁力齿轮,该结构磁力齿轮是在内、外转子永磁体两外侧分别固定一层导电不导磁的金属材料。利用有限元建立了内转子为4对极,外转子为21对极的磁力齿轮模型。计算了该磁力齿轮的内、外气隙磁场和转矩,并对气隙磁密谐波和转矩脉动进行了分析。结果表明,含有金属薄片的磁力齿轮不仅可以减少气隙磁密的高次谐波,而且可以降低转矩脉动。为磁力齿轮传动稳定性的提高提供一种参考。     

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。     

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。     

COMI和CIMO型双层实心异步磁力耦合器的传动性能对比分析

针对结构参数相同的COMI型和CIMO型磁力耦合器的传动性能进行研究,应用等效磁路法推导磁力耦合器的转矩公式并结合三维修正系数得出磁力耦合器的最终转矩公式,同时推导出磁力耦合器的效率公式。运用有限元软件模拟分析了在同样输入转速和转差率下两种磁力耦合器的传动性能。结果表明:具有同样结构参数的COMI型耦合器相较于CIMO型耦合器具有相同的传动效率,但却可以产生更大的转矩,即传动性能更好。     

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。     

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。     

一种提高磁齿轮转矩新方法

相比机械齿轮接触式传动,磁齿轮是一种结构新颖、具有广阔发展前景的新型传动装置,它利用磁场调制原理实现大转矩传递。在传统磁齿轮结构基础上对内、外转子永磁体进行改进,内永磁体为三角形-扇形相间,内外永磁体均为Halbach阵列。运用二维有限元法对改进型磁齿轮模型进行仿真,并计算磁齿轮电磁场和电磁转矩,同时与传统磁齿轮磁场和转矩进行比较。仿真结果表明,改进型磁齿轮能有效增强气隙磁密幅值,减小气隙谐波含量,同时输出转矩较传统磁齿轮提高。这对同心式磁力齿轮转矩密度的提高研究及应用具有重要意义。     

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。     

基于Ansys Maxwell的非接触式磁力驱动机构的仿真优化研究

磁力驱动机构是一种新型的非接触式传动机构,根据磁力驱动的工作原理,利用Solidworks和ANSYS Maxwell软件对两种非接触式磁力驱动机构进行三维建模和磁力特性仿真,得出的磁感应强度云图验证了仿真设置的准确性,绘出了输出磁转矩随时间变化的周期曲线,比较了两种机构输出磁转矩的性能差异,其中方案一的最大磁转矩为1...     

锥形转子磁力耦合器调速机理研究

设计出一种锥形转子磁力耦合器(conical rotor magnetic coupler,CRMC),将CRMC简化为径向及轴向的组合模型,利用等效磁路法分别得出各模型的气隙磁密和电磁转矩表达式;计算并验证了电磁转矩T与转差率s的关系,并据此分析了 CRMC的运行特性.通过有限元模型仿真,得到了输出转速、转矩及功率随...     

井下涡轮发电机磁力传动机构的耦合磁场分析

泥浆发电机利用磁力传动机构传递力矩,带动发电机转子轴旋转,从而达到连续供电的目的,为井下仪器提供能量。采用有限元的方法对井下磁力传动机构的耦合磁场建立数学模型,将磁场三维问题转化成二维问题进行分析计算,并用Ansoft Maxwell软件进行仿真;分析了磁力传动机构的结构参数外磁极厚度、内磁极厚度,气隙厚度对磁力矩的影响,仿真得出磁力传动机构不同偏角所对应的的磁场分布状况和磁力矩间的关系,为磁力传动机构的力学性能的研究提供了参考。     

基于杂散磁场感知与NBCNN-LSTM-Attention深度回归建模的永磁直线电机气隙磁密测量研究

本文提出一种基于隧道磁阻(TMR)传感器和噪声注入卷积神经网络(NBCNN)、长短期记忆网络(LSTM)、注意力机制动态集成神经网络预测模型(NBCNN-LSTM-Attention)的双边永磁同步直线电机气隙磁密新型非侵入式测量方法。首先，建立直线电机气隙磁场的解析模型和有限元模型作为数据基础，探寻直线电机的外部空间杂散磁场和内部中心气隙磁场存在非线性映射关系。其次，引入TMR传感器测量直线电机外部杂散磁场信号，并对传感器的安装位置进行优化，将内外一维磁密信号进行相似度特征匹配，以获取传感器最优测量位置。然后，将电机外部杂散磁场数据作为输入，内部气隙磁场数据作为输出，建立NBCNN-LSTM-Attention网络的内外磁场高精度映射模型，实现“用外代内”的非侵入式气隙磁密高精密测量。最后，搭建直线电机气隙磁密测量实验平台和高斯计对比测量实验平台，验证了本文所提方法的先进性和优越性。     

异步轴向磁力耦合器高转速下传输特性分析及试验研究

磁力耦合器利用磁场耦合作用传输转矩,将刚性连接转换为非接触的软联接方式,具有软启动、减小振动、堵转保护、高可靠性等优点,被广泛应用于工业领域。磁力耦合器还可应用于一些特殊场合,如超导飞轮储能系统,其具有省去电机定子冷却系统、真空腔完全动密封、实现长期储能的优点。由于磁力耦合器在高转速下少有应用及研究,针对超导飞轮储能高转速应用研究了异步轴向磁力耦合器的传输特性。采用传统的转速差仿真方法建立有限元模型,并计算了传输转矩、轴向力、气隙磁感应强度等性能参数,对关键部件的温升特性进行了仿真分析。试制了原理样机,搭建了高转速传输特性测试平台。在同步转速9 500 r/min下进行了试验。通过与仿真结果比较,验证了常规建模方法的有效性。对不同转速下的转矩传输特性进行试验对比,验证了异步轴向磁力耦合器高转速应用的可行性。     

双层实心异步磁力联轴器三维静态气隙磁场解析计算

为了得到双层实心异步磁力联轴器三维静态气隙磁场的空间分布,首先运用等效电流法建立了联轴器气隙磁场的三维解析模型,推导了气隙内任意一点磁感应强度的解析表达式。然后针对一台14极磁力联轴器样机,采用MATLAB软件编程求解得到了气隙平均半径处径向、周向及轴向磁感应强度的空间分布情况,结果表明径向磁感应强度解析值在-0.36T～0.36T之间变化,周向磁感应强度解析值在-0.6T～0.6T之间变化,轴向磁感应强度解析值在-0.35T～0.35T之间变化。最后采用实验装置对三维静态气隙磁场进行了测量测量结果与解析结果具有很好的一致性证明了解析法的正确性。     

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。     

Halbach永磁阵列型轴向调制永磁齿轮

本文提出了一种可输出高转矩的轴向调制永磁齿轮。在不改变轴向调制永磁齿轮整体尺寸的情况下,将主、从动磁极按照Halbach永磁阵列进行排列,利用Halbach永磁阵列的聚磁作用,增大主、从动侧气隙内耦合磁场的磁场强度,并使用有限元法对这种永磁齿轮进行了仿真分析。结果表明Halbach永磁齿轮比传统阵列永磁齿轮的输出转矩更大;对气隙磁通量密度的谐波分析表明,Halbach永磁齿轮和传统阵列永磁齿轮的气隙磁密谐波变化趋势一致,因此传动机理不变;对Halbach永磁齿轮的磁极的扇形角度进行优化处理后,可以进一步增大输出转矩。     

磁场调制式永磁齿轮Halbach充磁与平行充磁分析比较

为了提高磁场调制式永磁齿轮(Field Modulated Permanent Magnetic Gears,FMPMG)的气隙磁密及传动转矩,基于某一具体结构的FMPMG,应用Ansoft14对其Halbach及平行充磁方式进行了分析比较,研究了永磁体厚度、转角差、轭铁厚度对气隙磁密及传动转矩的影响,结果表明:Halbach所形成的气隙磁密较平行充磁更具有正弦性;与平行充磁相比,Halbach气隙磁密的厚度极值点明显高于平行充磁;另外,Halbach特有的单边效应,使其对轭铁厚度的要求不高,可减小或取消轭铁结构以降低FMPMG的转动惯量,为大功率高性能的FMPMG实用化奠定基础。