复合式磁力耦合器的设计与试验研究

为有效解决硬岩掘进机启动冲击振动较大和经常性过载工作的问题,提出一种基于柔性传动技术的复合式磁力耦合器。根据新型复合式磁力耦合器的结构特点,应用化"场"为"路"的方法,建立了气隙磁场的计算公式;基于电流叠加性,将电流折算到铜导体表面,并沿圆周方向对感生电动势进行积分,建立了空间磁场的电磁扭矩模型。为了验证理论分析的正确性,设计并制造了一台1∶2样机,对其机械性能进行了仿真分析及试验测试。结果表明:当转差率相同时,理论值、仿真值及试验值三者之间的差距小于10%;在同等体积条件下,相较于普通双盘式磁力耦合器,复合式磁力耦合器传递的扭矩增大了30.7%;与配备相同容量异步电机的硬岩掘进机相比,配备复合式磁力耦合器的硬岩掘进机的线性工作区域较宽,机械特性较软,因此过载保护能力更强。此项研究也可为承受大启动冲击和经常性过载的机械设备的设计和应用提供参考。

一种具有高抗偏移特性的通用复合式IPT耦合器

为实现高效高可靠的感应式无线电能传输(inductive power transfer,IPT),其耦合机构的原边和副边侧线圈应保持精准对齐,但在很多应用中线圈偏移不可避免。因此,文中提出一种具有高抗偏移特性通用复合式IPT耦合器,该复合式IPT耦合器通过结合一个4线圈的BP耦合器和一个高阶的PS-S或S-SP补偿网络,可有效实现高抗偏移能力,适用于任意补偿网络。同时,高阶网络的接入,使得BP耦合器原边或副边同一侧两个交叠的线圈可有效解耦,简化设计。另一侧两个交叠的线圈虽仍然相互耦合,但其参数设计只需考虑交叉耦合足够小即可,进一步简化BP耦合器的设计难度,无需迭代重复设计。最后,基于该复合式IPT耦合器构建一台3kW的抗偏移IPT系统,采用S-S补偿网络,输出不受负载和耦合变化影响的恒定电流,适合于电动汽车电池充电场合,实验结果验证了理论分析的正确性。