我国约三分之二的工业用电是由电机拖动负载消耗的;其中,风机、泵类等离心式负载所耗电量约占其一半左右,而离心式负载类的轴功率与转速立方成正比,即转速降低时,离心式负载类的输出功率呈三次方下降,因此对离心式负载进行调速研究具有较好的理论意义及应用价值。磁力耦合器可实现无接触式转速及转矩传递,且具有轻载启动与过载保护特性。磁力耦合器属于变转差调速,因此大转差调速状态下,内、外转子间将形成转差损耗(也称涡流损耗)。现有的笼型转子式磁力耦合器大多采用成熟可靠的Y2系列鼠笼转子作为内转子,而将永磁转子作为外转子,即在内转子中产生转差损耗,而这些转差损耗由于受外转子屏蔽无法向外散出,导致绝大多数热量通过气隙传导至外转子永磁体,使永磁体温度升高,当达到或超过永磁体最大工作许可温度后,将造成永磁体磁性减弱甚至永久性退磁。另外,Y2系列鼠笼转子两端还存在笼条短路端环,使耦合器轴向长度加大。为解决上述问题,本文设计出一种外笼型转子磁力耦合器(Outer-caged Rotor Magnetic Coupler,ORMC),将笼型转子作为外转子,永磁转子作为内转子,并设计出适于其稳定运行的散热结构,可使ORMC在空冷、大转差条件下,长时间稳定运行。另外,本文设计的外笼型转子结构还取消了内笼型转子结构中的鼠笼转子端环,有效缩短了ORMC轴向长度,提高了其运行稳定性。本文所作的主要研究工作有:(1)阐述了国、内外磁力耦合器发展及现状,分析研究了其不同类型的优、缺点,设计出一种外笼型转子磁力耦合器——ORMC,利用解析法及有限元法对ORMC气隙磁密进行了分析计算,建立了本文所需ORMC转矩方程。(2)基于ORMC结构特性,建立了适于ORMC的涡流损耗计算模型,通过分析关键参数对涡流损耗的影响,从而确定其模型重要参数。永磁体是其能够稳定运行的关键部件,但对温度较为敏感,通过对ORMC输出转速、输出转矩以及涡流损耗的分析,得出ORMC涡流损耗最大的工作点为转差率为1/3处,此时永磁体磁性能受影响最大。(3)通过有限元方法对涡流损耗最大工作点进行温度场分析,验证了所设计的散热结构可有效降低ORMC永磁体工作温度,确保永磁体可在涡流损耗最大时的温升仍小于其最大许用工作温度。