永磁涡流联轴器性能分析

发布时间：2017-05-21 18:18

  本文关键词：永磁涡流联轴器性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁涡流联轴器已广泛应用在中、大功率电动机驱动的水泵和风机等设备上，该装置具有高效节能，维护费用低，安装简单，高效扭矩传输，允许冲击负载，隔离震动和柔性启动等特性。关于永磁涡流联轴器的研究国内主要采用经验公式和放大安全系数的设计方法，没能有效地解决功率匹配和能量浪费等问题。本文采用理论分析和有限元相结合的方法，对永磁涡流联轴器的的气隙磁场、涡流密度和磁传递力矩进行研究和分析，主要研究了以下几方面： （1）利用等效磁荷法建立了永磁涡流联轴器气隙磁场的数学模型，，得到了气隙磁感应强度的解析表达式；利用MATLAB分析了气隙磁感应强度分布规律；并且研究了结构参数的变化对气隙磁感应强度的影响；研究表明；减小气隙距离，增加磁块厚度，选择合理的磁极数可以增大气隙磁场强度。 （2）对麦克斯韦方程组进行求解，建立求解涡电流密度的数学模型，得到了铜盘中涡电流密度解析表达式；利用MATLAB分析了涡电流密度分布规律，并研究了参数变化对涡电流密度有效值的影响规律；研究表明：选择合理的磁极对数，增加磁块厚度，减小气隙长度可以增大涡电流密度有效值。 （3）以微积分学为基础，利用电磁学理论求得了永磁涡流联轴器磁传递力矩、输入、输出功率和效率的表达式；利用MATLAB分析了上述参数的变化规律；并研究了参数变化对磁传递力矩影响；研究表明：存在一个临界转速使磁传递力矩、输出功率产生最大值；选择合理的磁极对数，增加磁块厚度，减小气隙长度，增加驱动盘的电导率和半径可以增大磁传递力矩。 （4）利用ANSYS对永磁涡流联轴器的气隙磁场、涡流密度和磁传递力矩进行有限元仿真分析，并将有限元分析结果与前面解析法所得的结果进行比较；研究结果表明：虽然有限元结果与解析结果之间存在一定的误差，但是其误差在工程容许的范围内，所以可以用本文的解析法来指导永磁涡流联轴器的设计和制造。
【关键词】：联轴器 磁感应强度 涡电流密度 磁传递力矩 ANSYS有限元
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.2 永磁涡流联轴器的工作原理与型号11-18
• 1.2.1 永磁涡流联轴器的工作原理11-12
• 1.2.2 永磁涡流联轴器的型式12-18
• 1.3 永磁涡流联轴器国内外发展现状18-20
• 1.3.1 永磁涡流联轴器国外发展现状18-19
• 1.3.2 永磁涡流联轴器国内发展现状19-20
• 1.4 课题的研究内容20-22
• 第二章 永磁涡流联轴器气隙磁场分析22-44
• 2.1 永磁涡流联轴器气隙磁场简述22-25
• 2.1.1 永磁涡流联轴器气隙磁场模型假设22-23
• 2.1.2 永磁涡流联轴器气隙磁场的数学模型23-25
• 2.2 永磁涡流联轴器气隙磁场的计算与分析25-32
• 2.3 永磁涡流联轴器气隙磁场的实例计算与分析32-42
• 2.3.1 磁感应强度的三维图形32-35
• 2.3.2 磁感应强度的二维图形35-37
• 2.3.3 气隙磁感应强度参数影响分析37-42
• 2.4 本章小结42-44
• 第三章 永磁涡流联轴器涡电流密度分析44-56
• 3.1 永磁涡流联轴器涡流产生44-45
• 3.2 涡电流密度的数学模型45-50
• 3.2.1 结构参数简介45-46
• 3.2.2 涡电流趋肤效应与基本假设46-47
• 3.2.3 涡流计算的解析求解47-50
• 3.3 涡流实例计算与影响参数分析50-55
• 3.3.1 涡流计算的实例分析50-52
• 3.3.2 涡流参数影响分析52-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 永磁涡流联轴器磁传递力矩分析56-70
• 4.1 永磁涡流联轴器的磁传递力矩56-57
• 4.2 磁传递力矩计算的数学模型57-61
• 4.2.1 参数简介与基本假设57-58
• 4.2.2 磁传递力矩计算的解析求解58-61
• 4.3 实例分析与影响力矩参数分析61-68
• 4.3.1 实例分析62-64
• 4.3.2 影响磁力矩参数分析64-68
• 4.4 本章总结68-70
• 第五章 永磁涡流联轴器的有限元验证70-84
• 5.1 ANSYS 电磁学有限元分析简介70-71
• 5.2 永磁涡流联轴器的 ANSYS 有限元分析71-77
• 5.2.1 基本假设与求解步骤71-73
• 5.2.2 有限元模型73-74
• 5.2.3 有限元分析结果74-77
• 5.3 有限元结果与解析结果对比分析和参数影响分析77-81
• 5.3.1 气隙磁感应强度分析结果对比78-80
• 5.3.2 磁力矩分析结果对比80-81
• 5.4 本章小结81-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-90
• 致谢90

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 孙中圣;周丽萍;王向东;黄忠念;;筒式永磁调速器的磁场分析与特性研究[J];中国机械工程;2015年13期

2 上官璇峰;杨帅;;盘式永磁涡流耦合器涡流研究[J];微电机;2015年06期

3 李绿山;;限矩型永磁联轴器在煤矿机电设备中的应用[J];中国高新技术企业;2015年09期

4 高庆忠;佟金锴;代康;;基于等效深度法的永磁涡流联轴器的涡电流分析与传递转矩计算[J];沈阳工程学院学报(自然科学版);2014年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 牛耀宏;矿用永磁磁力耦合器设计理论及实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 郑成龙;考虑声—固—热耦合影响的盘式可调速永磁联轴器降噪研究[D];山东大学;2015年

2 周丽萍;新型永磁涡流调速器的特性研究[D];南京理工大学;2015年

3 李存贺;磁力耦合器特性研究及试验平台设计[D];大连海事大学;2014年

4 李雅楠;筒形永磁调速器工作特性分析[D];河北工业大学;2015年

5 孟祥瑞;轴向磁通调速型永磁耦合器的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

  本文关键词：永磁涡流联轴器性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：384445