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。

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。

双盘式磁力耦合器振动噪声分析与实验研究

为了在双盘式磁力耦合器设计阶段分析振动噪声特性,优化双盘式磁力耦合器设计,提出了一种利用模态叠加原理来分析其振动噪声的方法。双盘式磁力耦合器具有高转矩密度与高效率等优势,因此逐渐发展成为煤矿机械柔性传动装置。由于双盘式磁力耦合内部的转子磁场非正弦分布以及涡电流谐波等因素影响,双盘式磁力耦合器输出转矩中不可避免的存在波动。若根据计算得出的双盘式磁力耦合器的电磁振动噪声特点,在设计时选取振动噪声小的参数进行优化组合,可在实际中降低其电磁振动及噪声,有利于减少制造成本。本文结合双盘式磁力耦合器的结构特征,提出了一种模态叠加响应法计算电磁振动噪声,建立了其电磁径向力的解析模型,并在多物理场耦合作用下分析主要电磁径向力波在工作频率内的谐波响应,最后在额定功率为55 kW双盘式磁力耦合器实验台上进行试验验证。基于麦克斯韦张量法,建立了双盘式磁力耦合器的径向电磁力解析模型,并得出0阶与10阶电磁径向力波是产生振动噪声的最主要原因;利用多物理场耦合分析法进行谐波响应NVH特性分析,结果显示0阶力波的振动加速度与形变量均大于10阶力波的振动加速度与形变量,因此双盘式磁力耦合器的电磁振动主要来源于0阶力波;在额定功率为55 kW,最高转速为1 500 r/min的双盘式磁力耦合器实验台进行振动测试,试验结果显示在1 500 r/min时,试验得出的最大振动峰值及频率约为35 m/s^2和4 950 Hz,与有限元仿真结果的误差对应为6.3%和1.1%;而当变频电机的输入转速依次增大时,振动加速度的理论值、仿真值与试验值的曲线形态较为接近,误差较小;噪声估计值与实测值的最大误差仅为8.9%,基本验证了本文所提出模态叠加法的正确性。

设计参数对盘式异步永磁联轴器转矩的影响

为减小永磁联轴器的径向尺寸以及转动惯量,通过Ansoft Maxwell对盘式异步永磁联轴器的工作过程进行仿真,讨论了永磁盘直径、永磁体厚度、永磁体极数等参数对联轴器所能传递转矩的影响,对比了不同功率、不同直径下永磁联轴器最优参数的差异。得出了适合Y132M-4电机(7.5k W)的盘式异步永磁联轴器的永磁盘最小直径为190mm,永磁盘直径和永磁体材料对其传递转矩影响较大,永磁体厚度和极数对其传递转矩影响较小。

基于多场耦合能量和熵产分析的矿用双盘式磁力耦合器参数多目标优化

传统煤矿机电装备的传动装置存在污染性介质、传递效率低、占地体积大、维护费用高、使用寿命短等缺陷,造成故障发生率高,严重影响机械化采、掘、提、运、通、排等工作的安全高效生产。而矿用双盘式磁力耦合器具备高效调速性、适应能力强、运行成本低等优点,是革命性的节能传动装置。电磁-温度-应力耦合能量作用是一个相当复杂的问题,已成为磁力耦合领域的热点课题之一,针对不同工况下矿用双盘式磁力耦合器的安全运行和高效传动问题,提出基于多场耦合和熵产最小化理论的多目标优化方法。基于矿用双盘式磁力耦合器热力学模型,以综合考虑提高传动效率和散热量为优化目标,以输入电机转速、散热翅片个数、散热翅片长度、气隙长度为参数变量,建立了多目标优化模型。为了减少试验成本,采用有限元法获取各参数变量组合对应的散热量和熵产,并通过物理实验验证其有效性。基于四因素三水平的仿真数据,利用改进的高斯回归模型构建预测散热量和熵产,并对比改进模型与其他两种模型的性能,证明了改进模型在精度和响应时间上的优势;采用多目标粒子群算法,以最小熵产和最大散热量为目标,优化得到参数变量的Pareto前沿。物理试验结果验证了该算法的有效性。

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。

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。