调速型永磁磁力耦合器磁场及传动特性研究

发布时间：2017-08-27 02:19

  本文关键词：调速型永磁磁力耦合器磁场及传动特性研究

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【摘要】：调速型永磁磁力耦合器是一种新型的非接触式传动装置,通过磁场相互作用传递扭矩。与传统的机械传动方式(带传动、链传动、齿轮传动等)相比具有许多优点,如软启动、过载保护、隔离振动、容许较大的安装同轴度误差、安装维护方便、可靠性高等,并且,应用在风机、水泵等的调速场合时,具有显著的节能效果,较变频器和液力耦合器调速更具优越性。本文主要对这种传动装置的磁场和传动特性进行了研究,其研究内容如下:首先,介绍了本课题的研究背景,分析了这种传动方式的特点,提出目前存在的一些值得研究的技术问题。通过介绍分析国内外研究现状及一些应用实例,提出了本文的两个方面的研究内容及其研究意义。其次,对永磁磁力耦合器进行了分析,具体分析了转子式和涡流式两种永磁磁力耦合器的结构及传动特点,分析后指出圆筒式结构比圆盘式结构存在的优点。然后分析了本文研究的调速型永磁磁力耦合器的机械结构,调速原理,系统应用原理等,并对关键零件材料(主要是磁体材料)的主要性能参数进行了分析。再次,对调速型永磁磁力耦合器的磁场进行了研究,主要研究了静态和工作状态时的磁场。静态时运用磁路法分析计算了各部分磁阻及气隙有效磁通,装置在工作状态时会存在感应磁场,主要运用安培环路定理对感应磁场进行了分析。然后研究了该装置的有限元仿真理论,并运用Ansoft Maxwell有限元软件对静态和特定工作状态的磁场进行了仿真分析,并将仿真结果与理论分析进行了对比。最后,对调速型永磁磁力耦合器的传动特性进行了研究。运用法拉第电磁感应定律建立起扭矩的数值计算方法,通过分析找出影响扭矩的因素,然后运用有限元法对各个因素与扭矩的关系进行了研究,并考察了磁能的利用效率情况。本文主要采用理论分析和有限元仿真相结合的方法,通过对磁场的研究,可为磁路结构优化,减小漏磁,提高磁能利用率等提供参考,也为扭矩数值计算中磁场的计算提供方法。对传动特性的研究可为该装置的结构尺寸优化设计,导体材料、电机转速选择提供参考。
【关键词】：永磁磁力耦合器 磁场分析 传动特性分析 Ansoft Maxwell
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH139
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景9-12
• 1.1.1 改善传动品质方面9-10
• 1.1.2 调速节能方面10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文研究的内容及意义15-16
• 1.4 论文结构安排16-17
• 1.5 本章小结17-19
• 2 永磁磁力耦合器分析19-27
• 2.1 永磁磁力耦合器的分类与结构分析19-22
• 2.2 调速型永磁磁力耦合器的机械结构及工作原理22-24
• 2.2.1 调速型永磁磁力耦合器的机械结构22-23
• 2.2.2 调速型永磁磁力耦合器的调速原理23
• 2.2.3 调速型永磁磁力耦合器的系统应用原理23-24
• 2.3 关键零件材料分析24-26
• 2.3.1 永磁材料的发展分析24-25
• 2.3.2 永磁材料磁化曲线25
• 2.3.3 永磁性材料主要性能参数25-26
• 2.3.4 永磁材料的性能要求26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 磁场分析27-51
• 3.1 静态磁场分析27-37
• 3.1.1 分析模型建立27-28
• 3.1.2 静态磁路结构28-29
• 3.1.3 静态磁路分析计算29-37
• 3.2 感应涡流场分析37-38
• 3.3 感应磁场分析38-40
• 3.4 磁场有限元仿真分析40-48
• 3.4.1 永磁磁力耦合器的电磁场理论40-42
• 3.4.2 Ansoft Maxwell有限元软件介绍42-43
• 3.4.3 Ansoft Maxwell有限元分析的步骤43
• 3.4.4 仿真模型建立43-44
• 3.4.5 材料属性添加设定44-45
• 3.4.6 网格划分、求解器设定及其它设定45-46
• 3.4.7 仿真求解结果分析46-48
• 3.5 本章小结48-51
• 4 传动特性研究51-63
• 4.1 转矩数值计算方法51-55
• 4.2 转矩的有限元分析55-62
• 4.2.1 转矩影响因素理论分析55
• 4.2.2 机械结构尺寸因素55-60
• 4.2.3 材料属性因素60-61
• 4.2.4 工况因素61-62
• 4.3 本章小结62-63
• 5 总结与展望63-65
• 5.1 论文工作总结63
• 5.2 进一步研究展望63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-71
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果71

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本文编号：743909