磁力聯(lián)軸器二維磁場的有限元分析

磁力聯(lián)軸器的磁場分布計(jì)算是一個(gè)非線性的三維問題，磁轉(zhuǎn)矩能 量傳遞的物理過程主要在氣隙中進(jìn)行，氣隙尺寸又遠(yuǎn)小于其軸向尺寸，在忽略端部效應(yīng)的前提下，可將磁場分布的三維問題轉(zhuǎn)化為二維問題進(jìn)行處理；磁轉(zhuǎn)子的內(nèi)外軛鐵均為導(dǎo)磁體，且足夠厚，在軛鐵處不發(fā)生磁飽和；外轉(zhuǎn)子軛鐵外側(cè)以及內(nèi)轉(zhuǎn)子軛鐵內(nèi)側(cè)為磁通量平行邊界條件，從工程角度來看，這也是磁場的邊界線，從而可以忽略兩邊界處的漏磁。

軛鐵厚度對轉(zhuǎn)矩的影響

聯(lián)軸器軛鐵厚度一般與磁體厚度相近，通常軛鐵厚度稍大于磁體厚度，以便與磁體共同構(gòu)成磁通回路。不同軛鐵厚度下對應(yīng)的磁轉(zhuǎn)矩變化情況，隨著軛鐵厚度的變加，磁阻減小，氣隙磁密變大，傳遞的轉(zhuǎn)矩變大，當(dāng)軛鐵厚度變加到一 定值以后，再變加軛鐵厚度，磁轉(zhuǎn)矩不再變大，反而過重的軛鐵使旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量變大，因而，軛鐵的厚度不宜過厚。在軛鐵不發(fā)生磁飽和的情況下，軛鐵厚度也可以比磁體厚度小，具體設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況確定其尺寸。

氣隙對轉(zhuǎn)矩的影響氣隙對磁力聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩傳遞能力影響較大，磁轉(zhuǎn)矩與氣隙的關(guān)系。氣隙越小，聚磁能力越高，漏磁相對減小，傳遞的磁轉(zhuǎn)矩就越大；相反，氣隙越大，磁阻越大，消耗在磁體和氣隙中的漏磁越大，其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也就越弱。在一 定范圍內(nèi)減小氣隙可相應(yīng)提高磁體的利用率，但是，氣隙大小受到隔離套厚度、內(nèi)外磁體與隔離套間的間隙、裝配時(shí)的同軸度以及內(nèi)外轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)的振動情況等因素的制約，因此，應(yīng)綜合考慮各方面的因素選取氣隙尺寸。

忽略邊端效應(yīng)，將磁力聯(lián)軸器的場問題簡化為二維平面磁場，采用有限元分析軟件對磁力聯(lián)軸器進(jìn)行建模、屬性定義、網(wǎng)格劃分、添加邊界條件并求解得出其磁場分布的方法可行。以一筒形磁力聯(lián)軸器為研究對象進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了對應(yīng)不同磁轉(zhuǎn)角的磁力線分布和磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，以及不同磁轉(zhuǎn)角時(shí)對應(yīng)的磁轉(zhuǎn)矩值。分析了軛鐵厚度、磁體厚度、氣隙厚度及磁及數(shù)目對轉(zhuǎn)矩的影響，曲線變化趨勢與參考文獻(xiàn)結(jié)果一致。