磁力耦合器传动性能的分析与研究

发布时间：2017-05-20 16:15

  本文关键词：磁力耦合器传动性能的分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁力耦合器是一种利用磁场的相互作用传递转矩、并能够通过改变永磁体盘和导体盘间的气隙长度对负载转速进行调节的传动装置。由于磁力耦合器的驱动侧与负载侧不存在硬性连接,具有过载保护、传动平稳等优点,在工业生产中得到越来越多的应用。因此,对磁力耦合器的传动性能特别是传递转矩的影响因素进行理论计算与实验研究具有十分重要的现实意义。本文分别对磁力耦合器的传动性能和调速性能主要做了以下的研究：首先,对气隙静态磁场和动态磁场进行分析计算,使用等效面电流方法推导出气隙中任意一点的静态磁感应强度,根据等效磁路原理分析气隙动态磁场磁通流动,进而推导了铜盘涡流损耗和传递转矩计算模型,通过该传递转矩公式计算磁力耦合器结构参数对传动性能的影响,为磁力耦合器的设计和改进提供参考。其次,使用有限元分析仿真软件Ansoft Maxwell 14.0建立磁力耦合器的3D仿真模型,对磁力耦合器的气隙静态磁场和动态磁场进行仿真计算,得到磁力耦合器气隙中静态、动态磁场的磁密分布,运行时的铜盘上涡流分布和损耗以及传递转矩等性能参数。最后,根据Halbach阵列特殊结构,改进磁力耦合器永磁体盘磁体排列结构,并使用有限元软件对Halbach阵列磁力耦合器进行仿真,仿真结果表明Halbach阵列磁力耦合器较普通磁力耦合器提高了传动性能。根据理论分析和仿真对比,搭建了磁力耦合器实验平台,利用一台三相异步电机作为驱动,另外一台三相异步电机作为模拟负载,分别在转速差、气隙长度变化时,对传递转矩的变化进行测试,验证理论和仿真结果。
【关键词】：磁力耦合器 等效磁路 传递转矩 有限元分析 Halbach阵列
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH139
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究概况11-14
• 1.2.1 发展历史及现状11-12
• 1.2.2 磁力耦合器分类及应用12-14
• 1.3 主要研究内容14-16
• 第2章 磁力耦合器气隙静态磁场分析与计算16-28
• 2.1 静态磁感应强度解析式推导16-24
• 2.1.1 安培分子环流假说16-17
• 2.1.2 气隙静态磁感应强度离散化求解17-22
• 2.1.3 气隙中静态磁感应强度的分布22-24
• 2.2 磁力耦合器参数对静态磁场影响24-27
• 本章小结27-28
• 第3章 耦合磁场建模及传递转矩的计算28-45
• 3.1 气隙磁场的解析模型28-32
• 3.1.1 磁力耦合器基本结构28-30
• 3.1.2 磁路分析及计算30-32
• 3.2 磁力耦合器传递转矩公式推导32-35
• 3.2.1 导体盘感应电流分析32-34
• 3.2.2 传递转矩的解析计算34-35
• 3.3 结构参数对传递转矩影响35-37
• 3.4 调速型磁力耦合器传动性能研究37-44
• 3.4.1 调速型磁力耦合器磁路分析与传递转矩计算37-40
• 3.4.2 不同特性负载下的调速性能40-44
• 本章小结44-45
• 第4章 磁力耦合器气隙磁场的有限元仿真45-63
• 4.1 电磁场的基本规律45-50
• 4.1.1 麦克斯韦方程组45-47
• 4.1.2 涡流场分析数学模型的建立47-50
• 4.2 气隙静态磁场有限元仿真50-52
• 4.3 气隙瞬态磁场的三维有限元仿真52-62
• 4.3.1 3D模型建立及求解设置52-54
• 4.3.2 有限元仿真结果分析54-60
• 4.3.3 调速型磁力耦合器在应用中的节能效果60-62
• 本章小结62-63
• 第5章 Halbach阵列式磁力耦合器设计63-72
• 5.1 Halbach阵列永磁体的特殊结构63-65
• 5.2 基于Halbach阵列的磁力耦合器设计65-71
• 5.2.1 Halbach阵列结构的永磁体盘66-68
• 5.2.2 Halbach阵列磁力耦合器性能分析68-71
• 本章小结71-72
• 第6章 磁力耦合器性能试验72-84
• 6.1 搭建实验平台72-80
• 6.1.1 平台硬件部分72-76
• 6.1.2 软件部分76-80
• 6.2 样机试验80-83
• 本章小结83-84
• 总结84-86
• 参考文献86-89
• 致谢89

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