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磁力泵磁性联轴器的磁场分析及性能计算

2021-03-16 10:17:14

磁力泵磁性联轴器的磁场分析及性能计算

    磁力泵磁性联轴器的转矩和涡流损耗对磁力泵性能有重要影响。假设磁转子的气隙远小于其轴向尺寸,可忽略边端效应,磁性联轴器的磁场求解简化为二维平面磁场。采用软件,对磁性联轴器的磁场分布进行了数值模拟,深受磁力线分布图和隔离套中感应电流密度矢量图;计算出不同转角状态下的转矩和涡流损耗。分别研究了不同气隙、内外轭铁厚度、内外永磁体厚度及磁及数目对转矩和涡流损耗的影响,以期对磁性联轴器的设计和应用提供参考。

磁力泵用于输送具有毒性、腐蚀性、易挥发、易汽化、贵重流体,在石油化工行业的应用越来越多。其中磁性联轴器是实现无接触转矩传递从而使泵达到全部无泄漏的关键部件。目前我国磁性联轴器的研究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,但有明显的不足:过分依赖于有限几种典型结构的经验公式和经验系数;没有考虑铁磁材料的非线性,计算精度比较低;基于磁路计算只能给出积分意义下的场量平均值,不能考虑到永磁磁及在不同磁转角下的工作点,设计具有片面性。用有限元法对影响盘式磁性联轴器转矩的各个因素进行了分析,并进行了试验验证。随着CAE技术的不断应用,已经能够速度适宜准确地对磁性联轴器的磁场进行数值模拟,并应用于磁转矩计算和优化设计。本文在磁性联轴器磁场数值模拟的基础上,对磁性联轴器不同磁转角下的磁转矩和涡流损耗进行研究,并对影响转矩和涡流损耗的各种因素进行分析,使磁性联轴器的设计准确性深受提高,以期对磁性联轴器的工程设计提供有益的参考

磁转子的磁场分布计算是一个非线性的三维问题,磁转矩传递的物理过程主要发生在气隙中,假设磁转子的气隙尺寸远小于其轴向尺寸,这样在忽略端部效应的前提下,将磁场分布的三维问题转化二维问题进行处理。磁转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。从工程角度看,这也是磁场的边界线,从而忽略内转子轭铁内侧和外转子轭铁外侧的漏磁。

(1)忽略边端效应,磁力泵磁性联轴器的场问题简化为二维平面磁场,用软件对其建模、属性定义、网格划分、边界定义求解磁性联轴器的磁场分布的方法可行。

(2)以一磁性联轴器为例进行数值模拟,对不同参数进行定量分析,深受不同转角的转矩和涡流损耗值,结果可信。

(3)分析了气隙、轭铁厚度、永磁体厚度及磁及数目对转矩和涡流损耗的影响,符合工程实际,可指导具体设计。

(4)磁性联轴器的数值计算方法比起传统经验计算更准确、优良,有重要的实际应用价值。