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26-48N·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。

调磁式异步磁力联轴器三维气隙磁场研究

针对一台14对极21个调磁极片的调磁式异步磁力联轴器,为研究其气隙中永磁磁场与调制磁场的空间分布规律,利用有限元模拟的方法,得出静态与瞬态下三维气隙磁场的分布及周期性;基于等效面电流法,采用Matlab软件进行离散化编程求解,得到外气隙永磁磁场沿径向、周向及轴向的三维空间分布及周期性;采用多维高精度数字化测磁装置对联轴器的永磁磁场及调制磁场进行两种不同方案的三维测量。结果表明,永磁磁场与调制磁场均呈现周期性分布,其周期数分别为14、7;瞬态下气隙磁场的磁感应强度幅值大于静态时的幅值;气隙磁场存在端部效应,气隙磁场径向与周向分量的端部磁场小于中间磁场,轴向分量则相反;测量结果与模拟结果、解析结果具有很好的一致性。

深槽鼠笼异步磁力联轴器瞬态气隙磁场有限元分析

为得到深槽式鼠笼异步磁力联轴器工作时的扭矩变化情况,对其瞬态气隙磁场进行了模拟研究.基于对磁力联轴器的瞬态理论分析,借助Ansoft对影响深槽式鼠笼异步磁力联轴器瞬态气隙磁场的主要因素:永磁体磁极数、永磁体厚度、气隙厚度、内转子槽数以及槽的长宽比(槽深与槽宽的比值)进行了二维和三维模拟分析,并通过试验验证了三维模拟分析的正确性.结果表明:在一定的外形尺寸条件下,取磁极数为14极,永磁体厚度为8 mm,槽数为24槽,槽的宽长比0.42时,输出转矩达到最优;在宽长比中槽深对转矩值的影响较为显著,当槽深为18 mm时,达到最大输出转矩.该结果对深槽式鼠笼异步磁力联轴器的进一步优化具有指导意义.

双层实心异步磁力联轴器的涡流和传动特性分析

为了解双层实心异步磁力联轴器负载运行时的状态,该文采用有限元软件对其进行瞬态分析,得出了磁力联轴器在负载下的涡流分布情况以及扭矩传动特性,分析表明:铜层上涡流呈现涡旋状分布,涡流的回路数可以按磁极数等分为14个回路;内转子上沿径向由轴孔到铜层外边界,涡流密度先是基本不变,然后逐渐增高,在铜层外表面达到最大,从而验证了涡流的集肤效应;沿铜层周向涡流呈周期性变化,周期数为永磁体的磁极对数,且以1对磁极为1个变化周期。然后研究了不同参数对异步磁力联轴器特性的影响,得到了初步的优化设计方案。永磁体的厚度可以选择9～11mm,永磁体磁极对数选择8对极;铜层厚度可在2～5mm范围内选择,铜层轴向长度与永磁体轴向长度之比在1.025～1.1范围内选择较为合适。最后,通过试验得出扭矩随转差率和输入转速的增加而增加,验证了模拟分析结论的正确性,为大功率下的磁力联轴器结构尺寸的选取提供依据。

盘式异步磁力联轴器三维气隙磁场计算及试验研究

为研究盘式异步磁力联轴器气隙内磁场的空间分布,首次利用等效电流模型对联轴器的气隙磁场建立三维解析模型,推导出了气隙处任意场点的磁感应强度解析公式。针对一台18极的盘式异步磁力联轴器,采用Matlab编程求解得出了气隙磁场沿轴向、径向及周向的三维空间分布。同时采用试验测量装置对不同气隙厚度下的气隙磁场分布进行了三维磁场测量,测量结果与解析结果具有很好的一致性,都表明轴向磁场为气隙磁场的主要分量,并且轴向磁场的波形为近似正弦波,可传递稳定的转矩;随着气隙厚度的增大,气隙磁密幅值将会迅速降低。通过对三维气隙磁场的分析,为联轴器的转矩特性计算和结构优化提供了依据。

耐高温异步磁力联轴器功率及转矩的分析计算

基于异步电动机原理,将磁力联轴器的外转子内侧上布有稀土永磁体,而内转子则采用类似于异步电机的鼠笼式结构,由此设计的新型耐高温磁力联轴器能有效地解决以往磁力驱动泵无法输送高温介质的问题,具有较高的经济价值和较好的使用前景。该磁力联轴器功率、转矩的分析求解是设计中的一个至关重要的环节,用常规方法来获得准确求解难度很大。采用了频率归算的方法,把联轴器内转子变为等效的静止转子,而后对此加以分析并推导出相关公式,最后通过实验来加以验证。

调磁式异步磁力联轴器Halbach阵列结构磁路有限元分析

为提升调磁式异步磁力联轴器的传动性能,将Halbach永磁阵列应用于该类磁力联轴器中。利用Ansoft有限元软件对其进行仿真,得到了对应不同永磁阵列的联轴器磁感应强度分布云图、磁力线分布图及输出转矩随时间的变化曲线。研究结果表明,当采用Halbach阵列时,磁力联轴器的主磁路外转子不需要轭铁,可减小机构的转动惯量;相比传统阵列,Halbach阵列可明显提高联轴器的输出转矩。相比采用传统阵列磁体的联轴器,对应90°、60°、45°Halbach阵列的联轴器可使输出转矩分别提高34.1%、52.3%、56.8%。

异步磁力联轴器气隙磁场计算的二次开发研究

为了分析异步磁力联轴器各参数对静态气隙磁场的影响,研究开发了一种基于VB调用MATLAB的二次开发的方法来计算气隙磁场的空间分布。借助VB的可视化参数输入界面,利用ActiveX技术把MATLAB服务器程序作为VB客户程序的一个部件调用,使MATLAB后台运行并将计算结果回调到VB的用户界面上,从而充分利用了VB的可视化界面开发功能和MATLAB的数值分析功能,实现了异步磁力联轴器静态气隙磁场的计算与分析同时运行。本文给出了二次开发过程中用户可视化界面和部分程序的设计,并在最后给出了异步磁力联轴器静态气隙磁场的空间分布图。

可调速异步盘式磁力联轴器性能参数计算

提出一种具有新型结构的可调速异步盘式磁力联轴器,其从动盘导体采用深槽齿形结构,通过主从动盘之间的气隙长度的变化来改变磁场强度,从而实现速度的调节。该联轴器可应用在一些大转矩、大振动的机械装备中以避免振动,或实现电机在负载时的软启动。对该磁力联轴器结构与主磁路特点进行了分析,对一台9对极16槽的深槽式异步磁力联轴器进行三维静态、瞬态有限元模拟分析,获得了该磁力联轴器的磁场分布、电流分布情况;并对其转矩、功率损耗以及轴向力等性能参数进行计算,得出它们在瞬态情况下随时间变化的曲线。

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。

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。

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。

可调速异步盘式磁力联轴器的转矩计算及其影响因素分析

为研究可调速异步盘式磁力联轴器的参数对转矩的影响,采用有限元方法进行三维磁场数值计算,得出了磁力联轴器在静态和瞬态下气隙的三维磁场分布。并对影响磁力联轴器转矩的关键参数如气隙长度、永磁体厚度、磁极数、从动盘的槽数、槽深以及主动转速等进行了分析。研究结果表明:当在一定的外形尺寸下,取磁极数为18,槽数为16,槽深为15 mm时其转矩最大为20 N.m左右。另外,增加气隙长度会降低联轴器的转矩;在一定的范围内,转矩随着磁极数、从动盘的槽数、槽深的增大先增大后减小,且槽数不能与磁极数相等;转矩随着主动转速先增大后减小,其变化曲线类似于电机的机械特性曲线,可为选择相应的电机转速和磁力联轴器调速提供依据。

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。

船用双气隙异步盘式磁力联轴器的有限元分析

针对"育鲲轮"船用双气隙异步盘式磁力联轴器的使用性能,运用Maxwell 14.0软件对其进行有限元分析,得到其磁场强度分布、涡电流密度分布和扭矩。用搭建的磁力联轴器试验台对稳态扭矩进行了试验测量与验证,仿真分析得出的扭矩与试验结果符合较好,为磁力联轴器扭矩的分析提供了理论依据。此外对不同工况下的联轴器传动效率进行了对比分析,得出其传动效率在93%以上,为磁力联轴器在船舶领域的广泛应用提供一定的理论依据和借鉴。