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磁力泵磁性联轴器的三维模拟计算

2020-06-30 07:47:10

磁力泵磁性联轴器的三维模拟计算

磁力泵磁性联轴器的结构参数和转矩对磁力泵的性能有重要影响。磁力泵由电动机驱动外磁转子,外磁转子通过磁力作用带动与叶轮一体的内磁转子旋转,内外磁转子之间有隔离套隔开,从而实现了液体无泄漏输送,也就是说机电能量转换是通过磁性联轴器的磁场传递的。由于磁力泵具有密封胜能,故在石油、化工、医药、食品等工业部门中广泛应用。特别是由于稀土永磁材料性能的提高,使磁力泵的应用领域更加广阔磁性联轴器的转矩对磁力泵胜能有重要影响。然而目前对于磁性联轴器的研究文献,往往假设磁转子的气隙远小于其轴向尺寸,不计轴向长度,将磁性联轴器的磁场求解转化为二维平面磁场,忽略了磁转子两端的磁漏,即端部效应。这对于轴向寸相对半径无限大是可行的,但是对于工程运用中的磁性联轴器一般长径比,由藕合磁场的力学分析可知,此时端部的漏磁需要考虑。为了准确预测磁性联轴器的磁性能,在磁性联轴器二维磁场数值模拟的基础上,对磁性联轴器进行三维磁场计算与对比,并分析了端部漏磁效应的影响,对磁性联轴器的设计与应用具有参考意义。而磁性联轴器的三维模型则要考虑边缘漏磁效应,在二维模型的基础上沿轴向拉伸磁极的长度,即得到三维模型由于三维模型比较规则,整体网格划分采用自适应体网格划分气隙区域是要严格考察的地方,

磁性联轴器的磁感应强度在边缘部分的方向并不是平行磁性联轴器的边缘,而是存在夹角,这说明在磁性联轴器的端部边缘部分损失了一部分磁通,其结果就是两端的磁通要小于磁性联轴器中间部分的磁通,所以整个磁性联轴器所传递的扭矩要小于二维平面有限元计算的扭矩值。

不同磁转角,磁感应强度沿轴向分布都是呈现两端磁感应强度低,中部磁感应强度高,其磁感应强度达到中部稳定值的位置分布在两端向中间延伸到0.00m处。可以看出端部效应的影响深入磁性联轴器内部磁感应强度就达到了稳定值。同时,随着磁转角的加大,气隙处的磁感应强度也在加大,随着气隙加大,由于气隙的磁阻较大必然会损失一部分磁通,导致气隙处的磁感应强度会减弱