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软启动永磁涡流联轴器的设计

2021-03-27 15:14:16

软启动永磁涡流联轴器的设计

    近年来,永磁联轴器因其优势有较快的发展。当前,一些机构已进行了这方面的研究,并有相关产品问世。如MagnaDrive已有相关系列产品问世;文献[吓2]对永磁体参数对永磁联轴器转矩特性的影响进行了阐述。国内相关的系列化产品还未见报道,创新地介绍了特殊形状铜盘对联轴器转矩特性的影响;文献[5]从传动功率的角度对转矩进行了分析。目前,传递力矩和轴向力的计算方法主要包括磁路法罔和解析法等,计算过程繁琐,结果有较大的不确定性,误差较大。而其他文献中也只是片面地给出一些原理性公式,直接应用公式也存在难以选择合适参数的问题,故计算结果不可信,也没有系统的计算分析方法。

本文通过法拉第电磁感应定律分析计算,可以有 效地降低计算的复杂程度。通过仿真分析永磁联轴器各关键参数的影响,进而对尺寸进行了优化选择;再通过软件进行仿真,对结果进行验证修改,较终得到合适的尺寸。在此基础上,进行了功率为7·5kW、转速为1500r/min的软启动型永磁联轴器的设计。

基本结构

软启动型永磁涡流联轴器工作原理如图1所示,它是由导体盘转子和永磁体盘转子两大部分构成的。导体盘转子由铜盘、铁盘和连接板构成其中,铜盘是主要切割磁感应线产生涡电流的力矩传递者;铁盘作为铜盘的载体,其所起的作用是与永磁体的吸力保持合适的间隙;连接板连接左右两铁盘,使其共同传递力矩,并为永磁体盘转子的轴向运动提供足够的空间。永磁体盘转子由对称的铝盘、永磁体、中间的固定块和轴组成,铝盘为永磁体(通过铝盘上的孔镶嵌进去)的载体,中间的固定块是固定连杆,通过连杆使得两铝盘能够联动。

联轴器工作过程如下:导体盘转子为主动部分,永磁体盘转子为从动部分。当电机带动导体盘转子时,瞬间达到高速,永磁体盘转子速度较低,铜盘与永磁体之间的斥力大于铁盘与永磁体之间的吸引力,这样两对称的永磁体盘就靠近,铜盘与永磁体之间的气隙变大。转速差达到较大的值时,才能传递足够大的力矩,斥力也较大;反之则相反。刚启动时永磁体盘加速较慢,随着永磁体盘转子速度变大,转速差较小,所产生的斥力较小,当斥力小于铁盘与永磁体盘的吸引力时,两个永磁体盘分开,这样铜盘和永磁体之间的气隙变小,较小的转速差即能提供从动轴所需要的力矩,当气隙达到预定的位置后,加速到要求的速度后,即完 全启动。永磁体盘先向里靠合再向外分开,该启动过程可实现电机的软启动。并且在一般的工作过程中,由于突发情况导致从动轴卡住或负载突然过大,转速差即突然加大,这样铜盘和永磁体盘之间的斥力变大,大于铁盘与永磁体的吸引力,两个永磁体盘飞速合拢,传递的力矩减小,从而达到保护电机的目的。