可调速笼型异步磁力耦合器不同工况下工作性能研究

发布时间：2020-04-06 17:46

【摘要】：可调速笼型异步磁力耦合器作为集多种技术于一体的新型传动装置,能够无接触传递扭矩,具有柔性启动、过载保护、隔震降噪、允许对中误差等特点,通过调节主、从转子之间的气隙可实现输出转速的控制,且当对风机、泵类负载进行调速时,能起到较好的节能效果,鉴于此类设备的诸多优点,对其的理论研究具有较高的学术价值和工程应用价值。本文围绕可调速笼型异步磁力耦合器开展了以下几个方面的研究工作:(1)对可调速笼型异步磁力耦合器的电磁转矩及调速关系模型进行分析计算。通过等效磁路法对磁力耦合器磁路进行分析,得到磁路中的各个磁阻,根据基尔霍夫定律并引入卡特系数求得磁力耦合器气隙磁感应强度,在此基础上推导出电磁转矩表达式,基于不同类型负载所表现出的负载特性,分别建立磁力耦合器在三种类型负载工况下的调速关系模型,并对调速关系模型进行求解分析。(2)对可调速笼型异步磁力耦合器的调速性能及其影响因素进行模拟分析,得出变气隙下电磁转矩达到最大值时的临界转差率均约为17%;输出功率在变气隙下均存在最大值,且随着气隙的增大,输出功率达到最大值时所对应的转差率也逐渐增加;由于负载特性不同,磁力耦合器不同负载工况下的调速性能也有所不同,基于调速性能评价指标对三种不同负载工况下的调速性能进行对比分析,可发现此类设备在变转矩负载工况下的调速性能最优;随着槽数、极对数的增加磁力耦合器的调速性能逐渐下降,而随着极弧系数的增加磁力耦合器的调速性能保持不变。(3)对可调速笼型异步磁力耦合器的动态特性进行了模拟分析,结果表明:随着气隙的增大,不同工况下的输出转速均逐渐降低且降幅愈加明显,而磁力耦合器铜层中的感应电流密度逐渐增强,相应的涡流损耗也不断增加;当气隙固定时,随着恒负载转矩值、变负载系数以及恒功率负载值的增加,输出转速均出现不同程度的下降,而涡流损耗不断增加;磁力耦合器轴向力随着气隙的减小逐渐增加,当气隙厚度小于3mm时,轴向力迅速增加;气隙厚度和转差率均会对轴向力造成影响,但经对比得知,气隙对轴向力的影响明显强于转差率对轴向力的影响。(4)搭建工作性能试验平台,对可调速笼型异步磁力耦合器传动性能进行测试,得到了非负载工况下的转矩变化规律和变气隙下磁力耦合器机械特性曲线;分别将样机置于恒转矩负载、变转矩负载工况下进行调速性能测试,测得两种负载工况不同输入转速下气隙厚度与输出转速、转差率及转速差的关系,通过对比发现,测量结果与计算结果、模拟结果相吻合。
【图文】：

磁力耦合,智能

gnaDrive 公司合作，成功研制了试并成功通过验收，，实现了该型增长的大背景下，A.Wallce 从节调速装置和永磁调速装置进行了与大型风机和水泵设备结合使用分离变量法对磁力耦合器进行研到了磁力耦合器结构参数对电磁对电磁转矩的影响性分析，结转矩要高于采用单一结构，且电磁25]公司开发了一种智能磁力耦合过载保护和软启动等优点，且降 10%可节省 20%的电能，图 1

永磁,耦合器,涡流,磁力耦合

图 1.2 双边型永磁涡流耦合器[26]Fig.1.2 Bilateral permanent magnet eddy current coupler[26]2015 年，Thierry Lubin 和 Abderrezak Rezzoug[27]针对盘式异步磁力耦合用 Maxwell 应力张量法并考虑了三维效应的影响，推导出了适用于静态和转速差状态下的输出转矩计算模型，可用于分析两种状态时磁力耦合器的能，使用 COMSOL 软件对磁力耦合器静态时的转矩特性、结构参数影响时的启动性能进行了分析，得到的结果与试验结果相吻合。2017 年，Abram S. Erasmus[28,29]针对双边永磁径向磁通式磁力耦合器的矩，提出了考虑气隙磁场谐波和三维效应影响的半解析计算方法，通过磁体几何尺寸变化对转矩的影响性分析，指出当径向磁通式磁力耦合器的长于 0.2 时，用于修正三维效应影响的 Russell 系数将变得不准确。2017 年，Emanuel G. Marques 等[30]利用插入式隔离拓扑并结合无线充，为电动汽车蓄电池充电系统设计了电磁式磁力耦合器（图 1.3），该型
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH139

【参考文献】