结构参数下筒形磁力联轴器磁转矩的情况

结构参数下筒形磁力联轴器磁转矩的情况

    本文在磁力联轴器磁场数值模拟的基础上，对磁力联轴器不同磁转角下的磁转矩进行研究，并对影响转矩的各种因素进行分析，如轭铁厚度、磁体厚度、气隙厚度及磁及对数的不同取值对磁转矩都会产生影响，通过有限元数值模拟使磁力联轴器的设计准确性深受提高，以期对磁力联轴器的工程设计及结构参数优化提供有益的参考。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。

近年来计算机辅助工程技术已不断成熟并应用于工程行业，应用该技术对磁力联轴器的磁场进行数值模拟，并应用于磁转矩和涡流损耗计算以及后期优化设计。本文在磁力联轴器磁场数值模拟的基础上，对不同磁转角下的磁转矩进行研究，并对影响转矩的各种因素进行分析，如轭铁厚度、磁体厚度、气隙厚度及磁及对数的不同取值对磁转矩都会产生影响，通过有限元数值模拟使磁力联轴器的设计准确性深受提高。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。以一筒形磁力联轴器为研究对象进行数值模拟，分析了对应不同磁转角的磁力线分布和磁感应强度分布，以及不同磁转角时对应的磁转矩值。分析了轭铁厚度、磁体厚度、气隙厚度及磁及数目对转矩的影响，曲线变化趋势与文章结果一致。给出了相关结构参数的合理取值范围，为今后设计提供理论参考。磁力联轴器的数值计算方法比传统经验计算比较准确、优良，有重要的工程应用价值。