磁力联轴器设计方法的分析_郭洪锋

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1、1998年3月机械科学与技术第27卷第2期磁力联轴器’设计方法的分析郭洪锋蒋生发江苏理工大学江苏镇江邮编212013)摘要]从磁性材料、磁路选择与设计、扭矩公式推导三个方面对磁力联轴器的设计方法进,,行总结和分析提出新的磁路布呈方式和更全面的扭矩公式推导方法对磁力联轴器的设计具有一定的指导意义。【关键词】磁力联轴器磁路设计扭矩,n、s,的几对磁极磁极的极交错排列)在磁力泵中、,,0引言内外磁转子间装有一隔离套并固定在泵体上以,,。70年代以来磁力联轴器的应用得到迅速发展达到完全密封泵所输送液体的目的

2、当外磁转子转、,,,,一定角度a2代表磁力联轴器技术的磁力驱动泵目前已在化学动时如图因同极相斥异极相吸C、、。发电船舶等领域使用其技术经济效益都超过机BF。,Fl,磁极受的吸引力受A的排斥力其合力F驱。械密封离心泵磁力联轴器被认为是离心泵在应用动内磁转子与外磁极转子同向运动。和维护方面的一场革命。但是,由于磁力联轴器研制的时间,,目前还没有不长新的磁性材料的不断涌现一套基本的设计方法。磁路的设计、扭矩的计算均建,、、立在实验和半经验的基础上研制周期长代价高重复性劳动多。这种现状不适应结构多变的磁力联

3、轴器设计。因此一套成熟的磁力联轴器设和其应用计方法是十分必要的。1磁力联轴器基本工作原理图2磁极作用力磁力联轴器是一种主、从动件不接触,靠磁力驱2磁力联轴器设计方法的分析。1,主要由内磁磁力联轴器的设计主要涉及到磁性材料的选动的传动装置其基本结构如图所示择、磁路设计、磁力扭矩的计算等三个方面。.21磁性材料的选择,从60年代出现第一代稀土水磁材料以来磁性/乙今夕。,潞材料的性能有显著提高目前常用的磁性材料是衫钻和钦铁硼。这两类材料的各向异性场很强,内察矫顽力,另外,和磁能积很大它们被磁化后其磁化强度

4、,,M有较大的稳定性退磁曲线基本上是直线其斜率接近于回复磁导率。这些性能不仅大大提高了磁路的传动性能,也方便。了磁路设计和计算钦铁硼是目,前磁能积和矫顽力最大的一种磁性材料采用它可,以用较小体积获得较大的扭矩但钦铁硼的居里点图1磁力联轴器基本结构,因此不能用。较低于高温场合衫钻的磁能积和居里1.2..34,5,从动轴泵体内磁极内磁转子主动轴。120,点都较高通常在温度<℃条件下可用钦铁硼6.隔离套7.外磁转子8.外磁极9.密封圈。、。、温度较高的场合应用衫钻为宜表1给出了两种典转子外磁转子组成(内外

5、磁转子上各有均匀排列:收稿日期1997一01一13·设计分析·郭洪锋蒋生发磁力联轴器设计方法的分析。,型铰铁硼和衫钻材料的磁性能的比较表2给出了在两类合金基础上加入其它成分而得温度特性会。两类合金的温度特性的比较(目前用的材料是分别得到提高。)、表1钱铁硼衫钻材料的磁性能的比较剩磁矫顽力内察矫顽力最大磁能积bHemHe(BH)mBrKA/mKOeKA/mKOeKJ/m:eMGO些.,.J,.`,.ùO任OJ101杉钻0929》5253l0.6八.j17.6175123铰铁硼1.12843.8é925

6、0.532,。、表2钱铁硼衫钻合金温度特性的比较大大提高更有利于磁力传动性能的发挥为减小因磁路的边缘效应而浪费的部分磁通,可在磁极的两居里点磁感应温度系矫顽力温度系最高工合金。。Tc。(%/℃)℃)作温度端分别加一薄的磁极如图5所示数数爪%/(℃)(20~100℃)(20~100℃)℃洛个十告,个l州日……I{】:217型82一0.025一(0.2~0.3)0350SmoC合金心今个一告个NdFeBi」卜{l】日…3一0.126一(0.5~0.7)10100三元合金图4渐变磁路布五方式2.2磁力联轴

7、器的磁路设计巨】`日磁路设计要考虑磁极布置方式、磁极对数、磁极尺寸、内外磁转子间隙值等因素。}一}、日在采用第二、三代磁性材料后,由于磁极间磁化图5减小边缘效应的磁路强度干扰很小,过去的单行间隔的磁路布置方式可,磁极的个数一般需偶数它的确定与磁转子的用单行紧密布置代替,,以增强磁场强度增大传递扭,。径向尺寸单个磁极尺寸等密切相关综合过去的试矩。,磁极之间由于从单行紧密布置的磁路可以看出,,验和设计经验磁极按偶数12至24块布置时传递,,交错排列部分磁力线在同一转子上形成回路使部。增大磁转子径向宽度、

8、的力矩比较大半径或磁体的。,分磁通浪费基于以上考虑同时为避免单块磁极的总体积均可一定程度地提高传递力矩。磁转子之间,。宽度过大可采用单行聚磁布置磁路如果磁力联轴的间隙大小受到整个磁力联轴器结构的影响。缩小,,、、间隙可提高扭矩但间隙过小则制造精度刚度平、安装等要求也较高。一般取。衡度2~smm,,{{l}日珊磁路设计基本要求是满足所需的力矩同时具有较高的经济效益等。根据设计经验,有关磁路设计(l)单行间隔布置(2)单行紧密布置(3)多行紧密布置的参数都存在一个最佳值。