調磁式異步磁力聯(lián)軸器的電磁特性與溫度場研究.pdf

1、調磁式異步磁力聯(lián)軸器是基于電磁感應原理和磁場調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)軸器無接觸傳遞轉矩、傳動平穩(wěn)、無噪音等特性外，還具有實現(xiàn)內外轉子轉速變換的功能。憑借其獨特的優(yōu)點可廣泛應用于工作環(huán)境中有易燃、易爆、高溫介質的化工、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對調磁式異步磁力聯(lián)軸器的電磁特性和溫升進行了系統(tǒng)研究。主要研究內容及結論如下:
　　 (1)首先利用解析法對氣隙磁場的調制原理進行分析，得到了氣隙調制磁場的磁極對數(shù)，內外轉子及調制磁場的相對轉速關系，然后對調磁裝置的結構進行了設計，并利用有限元軟件對不同結構的調磁裝置進行了應力分析。研究表明:通過對氣隙磁場的調制可以實現(xiàn)內外轉子轉速的變換;工字型調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

3、磁極片的磁場調制作用。
　　 (2)在對氣隙磁場調制原理分析的基礎上，利用有限元軟件進行二維瞬態(tài)磁場模擬分析，得到內外氣隙磁場中徑向磁通密度的數(shù)值大小和分布規(guī)律，并對內外氣隙的徑向磁通密度進行了諧波分析，驗證了磁場調制原理的正確性。最后對影響氣隙磁場的結構參數(shù)進行了定量分析，研究表明:調磁極片寬度比例為0.4時，內氣隙中的徑向磁通密度達到最大;永磁體厚度為12mm時，內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、內氣隙中的徑向磁通密度達到最大;槽寬為10mm時，內氣隙中的徑向磁通密度達到最大;槽深為6mm時，內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轉子和調磁極片上感應電流的分布，然后利用分層理論分別建立內轉子和調磁極片的感應電勢的模型，求解得到感應電動勢的表達式，繼而得到感應電流的表達式。在理論分析的基礎上，利用有限元軟件模擬分析了磁力聯(lián)軸器的感應電流分布、集膚效應、轉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，與導條和調磁極片數(shù)量沒有直接的關系;隨著工作負載的增加，電流密度和損耗都逐漸增加，轉矩呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。
　　 (4)在損耗分析的基礎上，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