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多环磁力联轴器的三维磁场计算分析

2021-03-27 14:02:13

多环磁力联轴器的三维磁场计算分析

   为研究轴向磁化多环磁力联轴器的结构参数对磁转矩的影响,采用有限元方法对其三维磁场进行数值计算,得出了轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场分布。分析了主动转子转角、气隙厚度、永磁体厚度和磁及对数对磁转矩的影响,即以一对磁及转角为周期,磁转矩与转角成类似正弦曲线关系变化,且在360°/2p时磁转矩存在较大值;随着气隙厚度的变加,联轴器的磁转矩降低;变大永磁体厚度,可提高磁转矩,但当永磁体厚度变大到相对程度后,磁转矩曲线的斜率逐渐变小,变加变慢;在范围内,变加联轴器的磁及对数,磁转矩变大,但磁及对数变加到相对数目后,随着磁及对数的继续变加,磁转矩降低。其分析结果可对该类磁力联轴器性能分析和设计起指导作用。轴向磁化多环磁力联轴器结构,它采用双气隙结构,由主动盘总成和从动盘总成组成。主动转盘基体的两个端面上装有轴向磁化的N、S及紧密相间交替排列的永磁体,两从动盘基体内端面也装上N、S及紧密相间排列的永磁体,且与主动盘上的永磁体及性相对,形成“组合推拉磁路”。它的研制能有 效地解决传统单面气隙式轴向磁化磁力联轴器轴向力大的缺 陷,在大转矩、低转速的传动领域具有良好的应用前景。目前主要用于火电厂的磨煤机、破 碎 机、输煤皮带机、压缩机等场合。轴向磁化多环磁力联轴器通过磁力实现非接触传动,其主要性能指标是传递的磁转矩。而传递的磁转矩与其磁场有关,磁场又有一系列构成磁力联轴器的结构参数有关。因此,就其结构参数对磁场的影响进行深入研究就显得很有需要

目前,磁场研究中已有一些磁场计算方法但由于轴向磁化多环磁力联轴器内部磁场分布比较复杂,为了计算的准确以及得到更详细的计算结果,采用有限元法对其磁场进行数值计算。本文首先根据轴向磁化多环磁力联轴器的结构,建立有限元分析模型,并应用三维有限元法对其磁场进行数值计算;然后基于该有限元分析模型,详细的讨论其气隙厚度、永磁体厚度和磁及对数等结构参其磁转矩的影响。轴向磁化多环磁力联轴器的结构决定了其主磁场为轴向磁场,三维分布,与传统的径向圆柱式磁力联轴器磁场分布不同。因此不能像处理圆柱式磁力联轴器那样,选取联轴器的横截面来建立其二维模型,需建立三维模型,才能准确地反映其磁场分布的情况。本文对轴向磁化多环磁力联轴器三维磁场进行了有限元数值计算;分析了固定联轴器外形尺寸时,磁转矩随转角的变化曲线,以及永磁体厚度、气隙厚度和磁及对数对磁转矩的影响,为该类轴向磁化磁力联轴器在性能分析及设计过程中提供了理论依据和计算方法。即:(1)以一对磁及转角为周期,磁转矩与转角成类似正弦曲线关系变化,且在360°/2p时磁转矩存在较大值;气隙厚度的减小右变大磁转矩,但气隙不能无限 制的减小,需要综合考虑。(2)变大永磁体厚度,可以提高磁转矩,但永磁体厚度的变大并不能无限的提高磁转矩大小,当永磁体厚度变大到相对程度后,磁转矩曲线的斜率逐渐变小,变加变慢。(3)在相对的范围内,变加联轴器的磁及对数,磁转矩变大,但磁及对数变加到相对数目后,随着磁及对数继续的变加,磁转矩降低。