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在对永磁缓速器的研发中,难以跳出现有机械结构的框架：一体式结构不便于反复对结构参数试验,难以达到优化目的；没有成熟的理论指导永磁缓速器的设计,这些都制约着永磁缓速器的自主开发。本文将独立式永磁缓速器用磁头、电磁场数值模拟分析和磁吸力试验研究应用于永磁缓速器开发中,为永磁缓速器的创新设计开拓了一条新路。
1.通过结合永磁缓速器磁路本身特点和电涡流缓速器设计理论,提出一种永磁缓速器制动力矩计算公式。利用该公式分析影响缓速器制动力矩的结构参数,并由此提出了一种新型永磁缓速器用定子磁头。该磁头可与现有电涡流缓速器兼容使用,且单个磁头就能进行制动力矩性能测试,节约了设计和试验成本。
2.针对独立式磁头结构特点,结合制动力矩公式和小气隙磁吸力公式,得出在比例力矩点前磁吸力与制动力矩成正比的结论,并在试验中得到证明。利用工程电磁场有限元分析软件得到磁头结构尺寸与磁头对转子磁吸力的关系,揭示了尺寸参数对缓速器性能的影响,为优化磁头结构尺寸提供了有效方法。
3.为设计出工程实用化的永磁缓速器,研究了四种缓速器磁路方案和两种分级控制方案并进行了试验,在尽可能获得大的制动力矩前提下,设计出了一种满足可控性、可靠性及加工工艺等技术要求的磁铁活塞运动式永磁缓速器磁头。通过对缓速器耦合场瞬态仿真研究,得到可视化的磁场和涡流分布,由此对缓速器转子材料特性进行了改进,并在理论上证明了这种改进能较大地提高缓速器的制动力矩。借助工程电磁场分析软件对定子磁头的结构尺寸进行参数化设计,为永磁缓速器CAD系列化设计提供了一种新思路。通过对整机的台架试验,得到了永磁缓速器的制动力矩特性曲线及温度特性曲线。