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目前使用的磁力联轴器大多数为同步式结构,其主要特点就是通过内外转子上的永磁体产生的磁力相互作用来传递转矩,其缺点在于永磁体受到高温易退磁从而影响其工作性能。为此,根据电磁感应原理提出了异步盘式磁力联轴器,不但可以有效解决上述的问题,而且能够解决机械联轴器因刚性连接造成过大的振动问题,同时还可以实现电机的软启动。
本文提出了自动控制可调速异步盘式磁力联轴器,设计了可调速的机械结构与自动控制系统,并且在必要时可以实现磁力联轴器的远程自动控制。同时,在波动负载以及不同负载下可以实现高效率传动,大大提高了磁力联轴器的传动效率,使磁力联轴器应用场合更加广泛。
首先对自动控制可调速异步盘式磁力联轴器总体方案进行设计,然后对磁场运用“场化路”法进行等效计算。其总装置中调速装置应用ADAMS进行运动动力学分析,调速装置主要是控制微型电机转动,并通过减速机构驱动双头螺纹丝杠运转,实现主从盘之间气隙大小调节,使输出转速调节十分便捷与精准。为实现磁力联轴器自动控制要求,主要采用PLC控制微型电机,通过对PLC硬件工作台的搭建和软件程序的编制,以达到速度的自动调节。
之后,根据电磁感应原理建立异步盘式磁力联轴器磁场数学模型,对磁力从动盘中铜块的磁感应电动势、感应电流与磁传动转矩进行数值计算,并通过ANSOFT软件模拟分析得到铜块和从动盘轭上磁感应强度与功率损耗,以及对不同气隙长度下磁力转矩进行有限元模拟分析。为提高磁传动转矩,将永磁盘中的正负轴向充磁优化为Halbach阵列排布,通过模拟分析得到Halbach阵列磁极排布使主动盘内侧的磁场有了明显增强,从动盘铜块和从动盘轭的磁感应强度也有了明显的增强。
最后,由永磁主动盘永磁体为正负轴向充磁,从动盘为深槽嵌入铜块来设计实验样机。在不同气隙长度下永磁体主动盘与从动铜盘之间转矩传递进行大量的实验研究,分析了异步盘式磁力联轴器结构参数对转矩与其他性能的影响,以及在不同气隙长度与转差率下对输出转速、转矩与功率损耗关系,实验结果与理论模拟计算的结论进行对比,验证了理论计算与模拟仿真的正确性。