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可调速异步盘式磁力联轴器的转矩计算

2021-03-03 09:45:45

可调速异步盘式磁力联轴器的转矩计算及其影响因素分析:为研究可调速异步盘式磁力联轴器的参数对转矩的影响,采用有限元方法进行三维磁场数值计算,得出了磁力联轴器在静态和瞬态下气隙的三维磁场分布。并对影响磁力联轴器转矩的关键参数如气隙长度、永磁体厚度、磁及数、从动盘的槽数、槽深以及主动转速等进了分析。研究结果表明:当在确定的外形尺寸下,取磁及数为18,槽数为16,槽深为15mm时其转矩较大为20N·m左右。另外,变加气隙长度会降低联轴器的转矩在确定的范围内,转矩随着磁及数、从动盘的槽数、槽深的变大先变大后减小,且槽数不能与磁及数相等;转矩随着主动转速先变大后减小,其变化曲线类似于电机的机械特性曲线,可为选择相应的电机转速和磁力联轴器调速提供依据。可调速异步盘式磁力联轴器是在已有的鼠笼转子磁力联轴器基础上研制出的一种电磁感应磁力联轴器。它研制的目的在于:其一是解决机械联轴器由于直接接触易造成过大的振动,从而可能导致机械联轴器及其相关部件损坏的问题;其二是实现电机的软启动,即低负荷启动、满负荷运行,从而避免电机在负载启动时,转子中可能感应出较大的转子电流而使电机速度适宜发热,严重时甚至可能烧坏线圈的现象。此外,也可以通过调速装置调节永磁盘和铜盘的气隙长度,实现不同转矩的输出,从而实现速度可调。因此在传送带、升降机、泵、压缩机、离心机、风扇、风箱、破 碎 机等传动系统中具有很好的应用前景。可调速异步盘式磁力联轴器可实现动力非接触传递,其主要性能指标是传递的转矩,而传递的转矩与其磁场有关,磁场又与一系列构成磁力联轴器的性能参数有关,即磁力联轴器的各参数通过对磁场的影响进而影响转矩的大小。因此,为了磁力联轴器的优化设计,就其结构参数对转矩的影响进行深入研究就显得很有需要。目前,磁场研究中已有一些磁场计算方法如磁路法、解析法。但由于可调速异步盘式磁力联轴器内部磁场分布比较复杂,为了计算准确以及深受更详细的计算结果,本文拟采用有限元法对其磁场进行数值计算。这里首先根据可调速异步盘式磁力联轴器的结构建立分析模型,应用三维有限元法对其磁场进行数值计算;然后基于该有限元分析模型,详细的讨论气隙、永磁体厚度、磁及数、从动盘的槽数、槽深以及主动转速等参数对其转矩的影响。可调速异步盘式磁力联轴器其结构它是由两个普通的盘式磁力联轴器复合而成。其主动转子上布置有永磁体,轴向磁化且紧密相间排列,而在从动转子上开槽嵌入铜导体,其铜导体内外环用薄环形铜层包起,形成封闭的感应电流回路,可调速异步盘式磁力联轴器主动盘与从动盘不接触,可避免振动的干扰,减小传动部件的损耗,两盘通过气隙磁场相互作用实现转矩的传递。通过操作调速装置上手柄可在联轴器工作过程中随时改变从动盘与主动盘间的距离,控制输出功率、转矩的大小,从而实现变速。可调速异步盘式磁力联轴器实现电机软起动过程为:在启动电机时,可通过调速装置把主、从动盘间的气隙拉到较大,这样电机与负载实现较大分离,电机空载或低负载启动,在电机运行稳定后,再通过调速装置把主、从动盘点的气隙调到预定的位置。这样便避免了电机在负载启动过程中由于转差率过大,感应出很大的转子电流而使电机速度适宜发热,烧坏线圈的现象.磁力联轴器的主磁场为三维轴向磁场,与传统的径向圆柱式磁力联轴器磁场分布不同,因此不能像处理圆柱式磁力联轴器那样,选取联轴器的横截面来建立其二维模型,需建立三维模型才能准确地反映其磁场分布的情况本文在进行磁场数值计算时,进行确定的假设以简化计算过程:①铁磁材料各向同性,忽略磁滞效应,采用平均磁化曲线;②只考虑模型中与磁性相关的材料,包括主动转盘、从动转盘、永磁体以及铜导体,其余的当作空气处理。可调速异步盘式磁力联轴器的气隙为平面型,气隙磁场为轴向,其各内部磁场呈复杂的三维分布且各部分磁密分布不均匀,不同半径处磁路长度不同,其磁场计算比同轴式磁力联轴器复杂。