永磁調(diào)速器磁路設(shè)計與建模分析技術(shù)的研究.pdf

1、永磁調(diào)速器(Adjustable Permanent Magnetic Coupler, APMC)是通過調(diào)節(jié)氣隙長度控制輸出轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩的一種全新理念的調(diào)速節(jié)能設(shè)備，采用了純機械式結(jié)構(gòu)，利用磁場間的作用力傳遞轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)了非接觸傳遞能量，已成為永磁傳動技術(shù)應(yīng)用中的一個研究熱點。相比傳統(tǒng)的變頻調(diào)速技術(shù)，永磁調(diào)速器具有維護方便、容忍對中誤差、減小振動傳遞、避免產(chǎn)生電力諧波污染以及電磁干擾等諸多優(yōu)點，已經(jīng)成功應(yīng)用于電力、石油化工等行業(yè)中。但是永

2、磁調(diào)速器的應(yīng)用還遠沒達到成熟階段，有很多問題需要進一步研究和完善。為此，本文對永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)、磁路以及建模分析技術(shù)進行了深入系統(tǒng)地研究，這些研究工作對永磁調(diào)速器的產(chǎn)品化有著重要意義。
　　本文詳細地描述了永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)與工作原理，闡述了該設(shè)備的創(chuàng)新節(jié)能理念;基于永磁調(diào)速器的全新磁路原理，在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對設(shè)備的結(jié)構(gòu)進行了擴展設(shè)計，嘗試了不同的結(jié)構(gòu)形式以及氣隙調(diào)節(jié)裝置，豐富了永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
　　二維線性層法建模過于

3、復(fù)雜、繁瑣，所建立的解析模型不能深入系統(tǒng)地反映設(shè)計參數(shù)對永磁調(diào)速器性能的影響，針對這一關(guān)鍵問題，本文在查閱了大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，基于分離變量法建立了永磁調(diào)速器的解析模型;討論了永磁調(diào)速器中導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的兩種設(shè)計方案，即單層/多層結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)用解析模型進行數(shù)值對比分析，確定了多層結(jié)構(gòu)在提高傳動轉(zhuǎn)矩方面的優(yōu)越性;同時利用ANSYS軟件對永磁調(diào)速器進行了二維仿真分析，仿真結(jié)果證明了所建立解析模型的有效性;最后應(yīng)用永磁調(diào)速器的解析模型進行了參數(shù)的

4、優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了參數(shù)的最優(yōu)化配置。
　　永磁調(diào)速器的數(shù)值分析主要采用二維有限元方法進行近似分析，分析結(jié)果的精度不高，針對這～問題，本文在查閱了大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，基于三維有限元法建立了永磁調(diào)速器的電磁場仿真模型;首先通過靜態(tài)分析，研究了靜態(tài)時永磁調(diào)速器中磁場的分布規(guī)律，為接下來動態(tài)電磁場的分析打下基礎(chǔ);然后重點對永磁調(diào)速器進行了動態(tài)仿真分析，研究了渦流場、耦合磁場以及磁場間耦合力的分布規(guī)律，探索了結(jié)構(gòu)參數(shù)對渦流、渦流損耗以及傳動

5、轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。
　　在理論研究的基礎(chǔ)上，建造了一臺小功率永磁調(diào)速器，搭建了實驗平臺，并進行了實驗分析研究，實驗結(jié)果驗證了本文理論研究的正確性。
　　針對渦流回路的路徑不規(guī)范，回路中的雜散電流較多等問題，本文對永磁調(diào)速器現(xiàn)有的磁路結(jié)構(gòu)進行了改進，著重論述了一種含有開槽導(dǎo)體盤的磁路結(jié)構(gòu);利用ANSYS軟件對該磁路結(jié)構(gòu)進行二維仿真分析，仿真結(jié)果證明了開槽磁路結(jié)構(gòu)在提高傳動轉(zhuǎn)矩方面的優(yōu)越性;然后利用ANSYS軟件對該磁路結(jié)構(gòu)進行三