新型耐高温涡流式双层实心转子磁力联轴器的设计与优化

论文摘要

随着磁力机械的发展,磁力联轴器将在某些行业渐渐取代普通联轴器,目前使用的同步磁力联轴器在高温条件产生退磁,限制了磁力联轴器的使用范围,本文根据电磁感应原理,创新性的设计双层实心转子磁力联轴器,由此设计的耐高温双层实心转子磁力联轴器解决了同步磁力联轴器高温退磁问题,改善了普通实心转子磁力联轴器的传动性能。磁路是磁力联轴器的核心,本文首先对磁力联轴器的磁路进行设计,并采用等效磁路法对磁力联轴器进行计算。气隙磁场是磁力联轴器的关键所在,文中采用解析法分析其气隙磁场。内转子外层厚度是本课题研究的双层实心转子磁力联轴器的重要性能参数,采用多层理论分析法建立求解双层实心转子磁力联轴器内转子外层厚度的计算模型。文中还介绍了电磁转矩的计算方法以及涡流损耗和效率计算。为了精确研究其传动性能,文中采用有限元分析软件ANSYS对磁场进行数值分析,得出不同转差率时,磁力联轴器内部磁场分布图,确定双层实心转子磁力联轴器输出扭矩与转差率的关系,对双层转子磁力联轴器的基本结构参数进行优化分析,包括外转子磁极数、内转子外层厚度、气隙长度,分析这些参数对磁力联轴器输出扭矩的影响,确定较优的参数。ANSYS数值模拟分析的准确性有待验证,最后对磁力联轴器进行试验,并将有限元数值分析的结果与实验结果进行比较,确定有限元电磁场分析的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究基础和现状
• 1.2.1 关于磁力联轴器
• 1.2.2 关于磁力传动与磁场计算
• 1.2.3 关于ANSYS软件
• 1.3 本课题研究内容及关键问题
• 第2章 磁力联轴器的磁路设计与计算
• 2.1 永磁磁路计算技术基础
• 2.1.1 永磁材料的退磁曲线
• 2.1.2 回复线
• 2.2 磁路设计
• 2.2.1 永磁材料的选择
• 2.2.2 永磁体磁化方向的确定
• 2.2.3 永磁体尺寸的确定
• 2.2.4 解析法求解永磁体工作点
• 2.2.5 漏磁系数的计算
• 2.3 磁力联轴器的磁路分析计算
• 2.3.1 永磁体等效为磁通源
• 2.3.2 外磁路的等效磁路
• 2.3.2.1 空载磁路分析
• 2.3.2.2 负载磁路分析
• 第3章 双层实心转子磁力联轴器的磁场分析
• 3.1 双层实心转子磁力联轴器的气隙磁场分析
• 3.1.1 理论依据
• 3.1.2 气隙磁场的解析计算
• 3.2 基于多层理论的内转子外层厚度的计算模型
• 3.2.1 永磁体等效为定子绕组
• 3.2.2 基本假设
• 3.2.3 计算模型的建立
• 第4章 联轴器转矩、功率及涡流损耗分析与计算
• 4.1 电磁转矩及功率分析与计算
• 4.1.1 电磁转矩的计算
• 4.1.2 电磁功率的计算
• 4.2 联轴器损耗
• 4.2.1 内转子涡流损耗
• 4.2.2 隔离套涡流损耗
• 4.3 效率的计算
• 第5章 磁力联轴器电磁场有限元数值分析
• 5.1 有限元方法简介
• 5.2 磁力联轴器的电磁场有限元仿真计算
• 5.2.1 联轴器有限元求解的数学模型
• 5.2.2 磁力联轴器的空载有限元仿真分析
• 5.2.3 磁力联轴器的负载有限元仿真分析
• 5.2.3.1 不同转差率对磁力联轴器输出转矩的影响
• 5.2.3.2 不同内转子外层厚度对磁力联轴器输出扭矩的影响
• 5.2.3.3 不同磁极数对输出扭矩的影响
• 5.2.3.4 不同气隙长度对磁力联轴器输出扭矩的影响
• 第6章 实验研究及对数值分析结果的验证
• 6.1 实验装置
• 6.2 实验及结果分析
• 第7章 总结与展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文