調(diào)磁式異步磁力聯(lián)軸器的電磁特性與溫度場研究.pdf

1、調(diào)磁式異步磁力聯(lián)軸器是基于電磁感應(yīng)原理和磁場調(diào)制原理研制出的新型磁力傳動裝置，除了具有普通異步磁力聯(lián)軸器無接觸傳遞轉(zhuǎn)矩、傳動平穩(wěn)、無噪音等特性外，還具有實現(xiàn)內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變換的功能。憑借其獨特的優(yōu)點可廣泛應(yīng)用于工作環(huán)境中有易燃、易爆、高溫介質(zhì)的化工、石油等行業(yè)中，因而具有重要的理論研究意義和工程實用價值，但是這種磁力聯(lián)軸器在高速高功率的工況下存在功率損耗，損耗轉(zhuǎn)化為熱量使得聯(lián)軸器的溫度升高，影響永磁體的性能，從而降低聯(lián)軸器的傳動性能。本文

2、以電磁場理論和溫度場理論為指導(dǎo)對調(diào)磁式異步磁力聯(lián)軸器的電磁特性和溫升進行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)首先利用解析法對氣隙磁場的調(diào)制原理進行分析，得到了氣隙調(diào)制磁場的磁極對數(shù)，內(nèi)外轉(zhuǎn)子及調(diào)制磁場的相對轉(zhuǎn)速關(guān)系，然后對調(diào)磁裝置的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，并利用有限元軟件對不同結(jié)構(gòu)的調(diào)磁裝置進行了應(yīng)力分析。研究表明:通過對氣隙磁場的調(diào)制可以實現(xiàn)內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變換;工字型調(diào)磁裝置可以更好地減小因徑向磁力而引起的偏移，提高了調(diào)

3、磁極片的磁場調(diào)制作用。
　　 (2)在對氣隙磁場調(diào)制原理分析的基礎(chǔ)上，利用有限元軟件進行二維瞬態(tài)磁場模擬分析，得到內(nèi)外氣隙磁場中徑向磁通密度的數(shù)值大小和分布規(guī)律，并對內(nèi)外氣隙的徑向磁通密度進行了諧波分析，驗證了磁場調(diào)制原理的正確性。最后對影響氣隙磁場的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了定量分析，研究表明:調(diào)磁極片寬度比例為0.4時，內(nèi)氣隙中的徑向磁通密度達到最大;永磁體厚度為12mm時，內(nèi)氣隙中的徑向磁通密度最大，永磁體的利用率最高;槽數(shù)為28時，

4、內(nèi)氣隙中的徑向磁通密度達到最大;槽寬為10mm時，內(nèi)氣隙中的徑向磁通密度達到最大;槽深為6mm時，內(nèi)氣隙中的徑向磁通密度最大。
　　 (3)利用電動勢的星形相量圖分析了內(nèi)轉(zhuǎn)子和調(diào)磁極片上感應(yīng)電流的分布，然后利用分層理論分別建立內(nèi)轉(zhuǎn)子和調(diào)磁極片的感應(yīng)電勢的模型，求解得到感應(yīng)電動勢的表達式，繼而得到感應(yīng)電流的表達式。在理論分析的基礎(chǔ)上，利用有限元軟件模擬分析了磁力聯(lián)軸器的感應(yīng)電流分布、集膚效應(yīng)、轉(zhuǎn)矩特性以及損耗情況，并探討了不同工作

5、負載對聯(lián)軸器電磁特性的影響。研究表明:電流感生的磁極對數(shù)由氣隙磁場的磁極對數(shù)決定，與導(dǎo)條和調(diào)磁極片數(shù)量沒有直接的關(guān)系;隨著工作負載的增加，電流密度和損耗都逐漸增加，轉(zhuǎn)矩呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。
　　 (4)在損耗分析的基礎(chǔ)上，利用ANSYS有限元軟件進行三維穩(wěn)態(tài)溫升分析，得到了磁力聯(lián)軸器整體及各部件的溫度分布，并利用場分析法將溫度場沿著定義的路徑進行映射，得到不同路徑上的溫度分布規(guī)律。研究表明:永磁體的最高溫度小于其退磁溫度，磁