【摘 要】
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磁力联轴器通过磁场的相互作用来传递转矩,具有无泄漏、避免振动传递等特征,在石油、化工、制药等对密封要求严格的场合被广泛应用。由于电磁、温升、机械等因素对磁力联轴器性能的影响较为显著,其运行过程中的涡流损耗所引起的温升不仅会引起永磁体退磁,同时温升的变化也会引起大的热应力。为研究磁力联轴器调速性能及磁热固耦合特性,本文基于磁热固多场耦合的方法,对磁力联轴器的调速特性、温升特性及热应力进行了仿真研究。
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“无叶片风力机异型表面捕能装置涡激振动响应机理及优化研究”（51875493）；
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磁力联轴器通过磁场的相互作用来传递转矩,具有无泄漏、避免振动传递等特征,在石油、化工、制药等对密封要求严格的场合被广泛应用。由于电磁、温升、机械等因素对磁力联轴器性能的影响较为显著,其运行过程中的涡流损耗所引起的温升不仅会引起永磁体退磁,同时温升的变化也会引起大的热应力。为研究磁力联轴器调速性能及磁热固耦合特性,本文基于磁热固多场耦合的方法,对磁力联轴器的调速特性、温升特性及热应力进行了仿真研究。论文的主要研究工作如下:（1）建立了磁力联轴器的结构模型,通过等效磁路法与基尔霍夫定律对其磁路进行解析计算,对磁力联轴器的转矩公式和调速关系进行了理论推导。通过电磁仿真软件对磁力联轴器的调速特性进行了仿真分析并得到其调速特性曲线。（2）建立了磁力联轴器温度场计算模型,对磁力联轴器进行磁热耦合计算,得到磁力联轴器的整体及各部分温度分布;并对磁力联轴器在恒转矩负载下的调速区间的温升变化进行仿真计算,得到铜盘与永磁体的温度在调速区间内的变化趋势。其中恒负载转矩为280N·m时,永磁体最高温度为91.672℃;同时永磁体的温度分布不均匀,且最高温度位于永磁体的中心位置。（3）建立了磁力联轴器应力场计算模型,对磁力联轴器进行磁热固耦合计算,重点分析了铝盘与永磁体在不同负载下的应力分布规律及调速区间的应力变化;探讨了永磁体和铝盘之间的过盈量及从动盘的温度对应力分布的影响。由于随着装配过盈量的增大,永磁体及永磁体铝盘的应力均增大,整体过盈量的无量纲值应避免超过0.0005。本文对磁力联轴器调速性能及磁热固耦合特性进行了仿真计算,并探讨了过盈量和温度对磁力联轴器应力分布的影响,为磁力联轴器后续的装配与使用提供参考。
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