结构参数对永磁涡流联轴器的影响分析

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1、学校代码10459学号或申请号201522202593密级专业硕士学位论文结构参数对永磁涡流联轴器的影响分析作者姓名：蔡硕导师姓名：李延民副教授专业学位名称：工程硕士培养院系：机械工程学院完成时间：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterInfluenceofStructuralParametersonPermanentMagnetEddy-currentCouplingByShuoCaiSupervisor:A.P.YanminLiMechanicalEngineeringSchoo

2、lofMechanicalEngineeringMay2018摘要摘要机械联轴器通常通过直接接触的方式利用机械力传递运动与转矩，直接接触造成了振动传递的问题，在振动较大、载荷突变的工作环境下，导致零部件的使用寿命降低甚至一些重大事故。永磁涡流联轴器能够为传动问题提供了新的解决方案，其主、从动轴之间利用气隙而不采用物理性结构连接，利用永磁体磁场与铜盘感应磁场的耦合来传递转矩，因而可以有效降低振动，对连接的精度要求降低，降低因系统振动而引起永磁涡流联轴器装备中零部件的疲劳损伤，降低维护费用，增加使用寿命。本文选择功率为160kW、4级电机驱动的永磁联轴器作为研究目标，主要工作

3、：（1）首先通过对传统联轴器与永磁联轴器进行对比，给出了永磁联轴器的诸多优点，对本文所研究的圆盘式异步永磁涡流联轴器进行分类，介绍了各种联轴器的工作特点。然后对国内外永磁涡流联轴器的发展及研究进行了介绍，并对该技术目前面临的问题进行了总结。（2）以麦克斯韦方程组为基础，在已知边界条件下建立偏微分方程，用Maxwell方程求解，分析研究永磁涡流联轴器在工作时产生的电磁场问题。（3）负载运行时与空载时相比较，等效磁路的结构是不同的，增加了电枢磁动势，本文主要分析联轴器负载运行时的工作状态，运用磁阻法完成对转矩公式的推导。（4）依靠AnsoftMaxwell软件中仿真得到静态磁

4、场、瞬态磁场及涡电流在铜盘上的分布。（5）在保证单一变量的情况下，在AnsoftMaxwell软件中建立各目标参数的仿真模型，分析各结构参数与输出转矩、轴向力的关系。（6）永磁体能够为永磁涡流联轴器提供磁动势，但其材料耐热性比较差，当承受的温度过高甚至超过其本身的居里温度（一般为310~410℃左右）后，该材料磁性能会有较大的下降，甚至会发生不可逆退磁现象。因而对功率损耗进行分析和有限元模拟，在保证单一变量的情况下，在AnsoftMaxwell软件中建立各目标参数的仿真模型，分析各结构参数与铜损耗、最大涡电流密度的关系，得到各个结构参数对功率损耗影响的规律。I摘要（7）大

5、功率永磁涡流联轴器自身的结构如果不能够满足热平衡的要求，所产生地热量不能及时地散发，就会造成永磁涡流联轴器的温度过高，在这种情况下必须考虑散热问题。关键词：联轴器；永磁；涡流；大功率；损耗IIAbstractAbstractMechanicalcouplingsusuallyusemechanicalforcetotransmitmotionandtorquedirectlythroughdirectcontact,resultingintheproblemofvibrationtransmission.Undertheconditionoflargevibrationa

6、ndsuddenload,theservicelifeofcomponentsisreduced,andevensomemajoraccidentsoccur.Permanentmagneteddy-currentcouplingscanprovideanewsolutionforthetransmissionproblem.Usingairgapbetweenthedriveshaftandadrivenshaftinsteadofthephysicalconnectionstructure.Transmittorquebyusingthecouplingofmagne

7、ticfield,whichcaneffectivelyreducethevibration,connectionprecision,fatiguedamage,maintenancecostandincreasetheservicelifeofthecomponentsinthepermanentmagneticeddy-currentcouplings.Inthispaper,apermanentmagneticcouplingwithapowerof160kWand4motordrivesischosenastheres