一种新型永磁涡流联轴器的设计理论与实验研究

发布时间：2017-10-30 23:05

  本文关键词：一种新型永磁涡流联轴器的设计理论与实验研究

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【摘要】：联轴器作为机械传动系统中的一种重要部件,一直广泛应用在工业领域的各个角落。随着永磁体材料技术的不断发展,磁力联轴器以其非接触式传动、软启动、无污染、低噪音等性能特点正慢慢广泛应用到矿山机械、风力、石油化工等行业中,磁力联轴器正已经逐渐成为联轴器发展的一个重要的分支。本文结合鼠笼异步电机以及一般磁力联轴器的结构特点,将异步电机双笼内转子结构应用到磁力联轴器中,从而得到一种双笼式永磁涡流联轴器结构,该联轴器不仅可以避免普通永磁联轴器在高温环境下会出现退磁问题,而且由于其结构特点可应用于启动频繁启动性能要求较高的工作场合。本文首先结合一般磁力联轴器以及双笼异步电机的结构特点对双笼式永磁涡流联轴器进行总体结构方案设计,其次运用等效磁路法和能量流动关系给出了电磁转矩理论计算公式,运用Maxwell软件对三种不同内转子槽型的联轴器进行仿真分析,结合理论公式和分析结果得出了双笼式永磁涡流联轴器的性能特点,并分析各结构参数对联轴器传递性能的影响情况,再依据传热学基本原理依托Wor-kbench平台研究联轴器工作状态下的温升分布,证明了外转子永磁体温度在允许工作范围之内,最后搭建实验平台,通过对实验样机测试验证了文中有限元分析方法具有良好的可行性和准确性。
【关键词】：永磁涡流联轴器 双笼 有限元分析 温度场
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-26
• 1.1 引言16-17
• 1.2 磁力联轴器国内外研究状况17-19
• 1.3 磁力联轴器的种类和特点19-24
• 1.3.1 永磁同步式磁力联轴器19-21
• 1.3.2 永磁涡流式磁力联轴器21-24
• 1.4 课题的研究背景和意义24-25
• 1.5 本文研究内容25-26
• 第二章 双笼式永磁涡流联轴器结构及材料设计26-32
• 2.1 双笼式永磁涡流联轴器总体结构方案26
• 2.2 外磁转子材料选择、工作点及其排布方式26-29
• 2.2.1 永磁材料的选择26-27
• 2.2.2 磁体磁化方向及磁体排布方式27-28
• 2.2.3 永磁体尺寸及最佳工作点28-29
• 2.3 内转子结构设计29-31
• 2.3.1 内转子整体尺寸设计29-30
• 2.3.2 内转子槽数30
• 2.3.3 内转子槽形30-31
• 2.4 软磁材料的选择31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 双笼式永磁涡流联轴器电磁场理论分析32-45
• 3.1 电磁场分析理论32-39
• 3.1.1 等效磁路结构32-34
• 3.1.2 永磁体气隙磁场分析34-39
• 3.2 内转子等效电路分析39-42
• 3.3 永磁涡流联轴器电磁转矩分析42-43
• 3.4 电流集肤效应分析43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 双笼式永磁涡流联轴器电磁场有限元分析45-69
• 4.1 电磁场有限元分析原理45-47
• 4.1.1 电磁场分析基本方程及有限元分析方法45-47
• 4.1.2 磁力联轴器有限元数学模型47
• 4.2 双笼式永磁涡流联轴器性能仿真分析47-54
• 4.2.1 永磁涡流联轴器的运行特性分析50-51
• 4.2.2 永磁涡流联轴器启动转矩特性分析51
• 4.2.3 最大转矩特性分析51-52
• 4.2.4 涡流损耗分析52-54
• 4.3 双笼式永磁涡流联轴器各参数对传递转矩的影响54-68
• 4.3.1 内转子槽数对转矩的影响54-55
• 4.3.2 永磁体磁极对数对转矩的影响55-57
• 4.3.3 永磁体厚度对转矩的影响57-59
• 4.3.4 气隙厚度对转矩的影响59-60
• 4.3.5 转子铁芯内径对转矩的影响60-63
• 4.3.6 转子槽口对齿槽转矩的影响63-65
• 4.3.7 上下笼间距对联轴器传递性能的影响65-66
• 4.3.8 上下笼面积比对联轴器性能的影响66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 双笼式永磁涡流联轴器温度场有限元分析69-77
• 5.1 热分析方法69
• 5.2 温度场基本理论69-70
• 5.2.1 导热基本定律69
• 5.2.2 导热微分方程69-70
• 5.3 温度场有限元分析70-76
• 5.3.1 热源的确定70
• 5.3.2 导热系数70-71
• 5.3.3 对流传热系数71-73
• 5.3.4 三维温度场有限元分析73-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 实验验证77-81
• 6.1 实验台的设计与搭建77-78
• 6.2 实验样机设计78-79
• 6.3 实验测试及结果分析79-80
• 6.4 本章小结80-81
• 第七章 总结与展望81-83
• 7.1 全文总结81-82
• 7.2 后续工作展望82-83
• 参考文献83-85
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况85

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本文编号：1119692