磁力聯(lián)軸器靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性研究與參數(shù)優(yōu)化

   建立了磁力聯(lián)軸器有限元分析模型，利用有限元軟件，系統(tǒng)研究了磁力聯(lián)軸器的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性，分析了磁力聯(lián)軸器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)較大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的影響，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。提出了基于材料利用率的磁力聯(lián)軸器設(shè)計(jì)理念，并給出較優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇。

磁力泵是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)磁力聯(lián)軸器的外磁轉(zhuǎn)子通過磁力作用帶動(dòng)與葉輪一體的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的無接觸同步傳遞。內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子之間由隔離套隔開，將容易泄漏的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為零泄漏的靜密封結(jié)構(gòu)。這種靜密封可以消 除泄漏，從而廣泛地應(yīng)用于水泵、石油、化工以及制藥等對(duì)密封有著要求的場(chǎng)合。磁力聯(lián)軸器是磁力泵的關(guān)鍵部件。目前，關(guān)于磁力聯(lián)軸器的研究主要有3種方式:基于經(jīng)驗(yàn)公式基于解析法和基于有限元分析經(jīng)驗(yàn)公式是在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中的，具有參考價(jià)值，對(duì)于磁力聯(lián)軸器的初步設(shè)計(jì)有很好的指導(dǎo)作用，但局限于特定結(jié)構(gòu)的磁力聯(lián)軸器的計(jì)算;解析法通過解析計(jì)算，獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，但是對(duì)結(jié)構(gòu)具有依賴性，且公式復(fù)雜，計(jì)算繁瑣;隨著有限元分析軟件的發(fā)展，其計(jì)算、及后處理功能等優(yōu)勢(shì)明顯，有限元分析法開始廣泛應(yīng)用于各種電磁設(shè)計(jì)。運(yùn)用有限元的方法對(duì)磁力聯(lián)軸器的性能做了整體分析，并獲得了相對(duì)效果。

利用有限元分析軟件，對(duì)磁力聯(lián)軸器的靜態(tài)特性進(jìn)行研究，提出基于材料利用率的設(shè)計(jì)理念，以此為判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)影響磁力聯(lián)軸器靜態(tài)特性的參數(shù)進(jìn)行分析，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。磁力聯(lián)軸器的基本結(jié)構(gòu)磁力聯(lián)軸器與傳統(tǒng)聯(lián)軸器的不同之處在于，主動(dòng)軸與被動(dòng)軸之間無直接接觸，通過永磁體的筆者的研究對(duì)象為圓筒式磁力聯(lián)軸器，除端部以外，該聯(lián)軸器在軸向上的磁場(chǎng)分布基本一致，因此為節(jié)省時(shí)間方便計(jì)算，可假設(shè)磁力聯(lián)軸器的氣隙尺寸遠(yuǎn)小于軸向尺寸，忽略聯(lián)軸器的端部效應(yīng)，從而將三維的模型轉(zhuǎn)化為二維模型進(jìn)行分析。在有限元分析時(shí)，如果把整個(gè)二維模型作為求解區(qū)域進(jìn)行分析，將計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存占有量。又考慮到磁力聯(lián)軸器的磁場(chǎng)呈周期性分布，且周期數(shù)等于聯(lián)軸器的磁及數(shù)。在分析磁鋼厚度對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響時(shí)，保持聯(lián)軸器中間的氣隙尺寸和導(dǎo)磁體磁路飽和程度不變，獲得不同磁鋼厚度下的聯(lián)軸器較大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩磁力聯(lián)軸器的外磁鋼形狀有平面形和瓦片形兩種。為研究磁鋼形狀對(duì)磁力聯(lián)軸器較大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的影響，將平面形外磁鋼等效為相同面積的瓦片形外磁鋼，等效后外磁鋼厚度不變，外角度為12．68°，分析不同磁鋼形狀下的較大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩不同，平面形時(shí)為172．5N·m、瓦片形時(shí)為183．6N·m，轉(zhuǎn)矩提高率為6．4?？梢钥闯觯咂未配摰拇帕β?lián)軸器的較大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩明顯優(yōu)于平面形磁鋼的磁力聯(lián)軸器。因此，磁鋼材料的情況下，采用瓦片形磁鋼可以獲得較大的較大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。平面形磁鋼由于制造方便，裝配定位容易，在實(shí)際產(chǎn)品中也應(yīng)用。