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结构参数对简形磁力联轴器磁转矩的影响

2021-03-03 09:51:17

结构参数对简形磁力联轴器磁转矩的影响

  在假设磁转子的气隙远小于其轴向尺寸的情况下可忽略其边端效应,将磁力联轴器的磁场求解简化为二维平面磁场。借助ANSYS软件对磁力联轴器的磁场分布进行数值模拟,深受了不同磁转角下的磁力线分布和磁感应强度分布,并计算出对应的磁转矩,分析了内外磁体厚度、内外轭铁厚度、气隙及磁及数目对磁转矩的影响,以期对磁力联轴器的设计和应用提供有益参考。磁力泵用于输送具有毒性、腐蚀性、易燃、易爆、不常见贵重的流体介质,在石油化工行业的应用越来越多,磁力联轴器可实现无接触转矩传递,是泵达到全部无泄漏的关键部件。

   现阶段国内磁力联轴器的设计主要是基于磁路理论和经验数据进行的,在确定范围内可以满足设计要求,同时存在着明显不足:经验公式和经验系数依赖于有限几种典型结构,通用性不强;忽略了永磁材料的非线性,计算精度较低;基于磁路计算只能给出积分意义下的场量平均值,而不是基于永磁体磁及在不同磁转角下的工作点,设计具有片面性。磁力联轴器的磁场分布计算是一个非线性的三维问题,磁转矩能 量传递的物理过程主要在气隙中进行,气隙尺寸又远小于其轴向尺寸,在忽略端部效应的前提下,可将磁场分布的三维问题转化为二维问题进行处理;磁子的内外轭铁均为导磁体,且足够厚,在轭铁处不发生磁饱和;联轴器轭铁厚度一般与磁体厚度相近,通常轭铁厚度稍大于磁体厚度,以便与磁体共同构成磁通回路。不同轭铁厚度下对应的磁转矩变化情况,随着轭铁厚度的变加,磁阻减小,气隙磁密变大,传递的转矩变大,当轭铁厚度变加到确定值以后,再变加轭铁厚度,磁转矩不再变大,反而过重的轭铁使旋转部件的转动惯量变大,因而,轭铁的厚度不宜过厚。在轭铁不发生磁饱和的情况下,轭铁厚度也可以比磁体厚度小,具体设计时可根据实际情况确定其尺寸。气隙越小,聚磁能力越高,漏磁相对减小,传递的磁转矩就越大:相反,气隙越大,磁阻越大,消耗在磁体和气隙中的漏磁越大,其传递转矩的能力也就越弱。在确定范围内减小气隙可相应提高磁体的利用率,但是,气隙大小受到隔离套厚度、内外磁体与隔离套间的间隙、装配时的同轴度以及内外转子运行时的振动情况等因素的制约,因此,应综合考虑各方面的因素选取气隙尺寸。忽略边端效应,将磁力联轴器的场问题简化为二维平面磁场,采用有限元分析软件对磁力联轴器进行建模、属性定义、网格划分、添加边界条件并求解得出其磁场分布的方法可行。