磁体旋转调速型磁力耦合器作为一种新型非接触式传动装置,继承了传统磁力耦合器结构可靠、成本低廉、运行稳定、高效节能的特点,并且凭借独特的旋转同一充磁方向磁极的调速方式,在调速范围与节能性方面表现更加优秀。本文采用理论、模拟与试验结合的方式,对磁体旋转调速型磁力耦合器在机电磁耦合系统中的工作性能进行如下研究:(1)引入矢量磁位对耦合器进行磁场分析与电磁转矩公式推导。通过划分耦合器理论层模型,分析各层的磁通密度,根据边界条件计算各层的标量磁位,从而得到气隙磁密的轴向和周向分量并推导出考虑了三维效应的电磁转矩公式,通过数值分析软件计算得到三维气隙磁密分布情况,并从中获取不同取样点位置的气隙磁密进行波形对比发现,随着远离永磁体层,气隙磁密幅值波动减小。(2)对耦合器的稳态气隙磁场、电磁转矩、轴向力进行模拟分析,得到不同气隙厚度和不同磁体旋转角度时的稳态轴向和周向气隙磁密、电磁转矩、轴向力的幅值变化规律。利用模拟结果结合电机与负载特性构建机电磁耦合系统的稳态转速方程,求解出恒转矩、变转矩和恒功率负载下的稳态转速以及不同气隙厚度和磁体旋转角度时的稳态转速,分析了不同情况下稳态转速的变化规律。(3)构建机电磁耦合系统的动态响应模型,通过数值分析软件得到不同负载工况下启动和调速过程的输入与输出转矩、加速度、转速随时间的变化规律。通过对比分析发现耦合器拥有两种启动状态,两种状态下转矩、加速度和转速随时间的变化规律不同,区分条件为启动过程中转速差是否始终保持在临界值以下。发现调速时气隙厚度和磁体旋转角度由大调小与由小调大相比,达到稳态所需时间更短,但转矩、加速度与转速幅值波动更大。此外,分析了耦合器的软启动与过载保护特性。(4)对机电磁耦合系统中耦合器的传动性能、调速性能和启动性能进行试验研究。传动性能试验验证了电磁转矩公式在小转矩下的准确性,并验证了耦合器的电磁转矩与输入转速间接相关,与转速差直接相关。调速性能试验验证了变转矩负载下稳态输入转速会随气隙厚度的增大而略微提升。启动性能试验通过对比气隙厚度为6mm和14mm时的启动动态特性,验证了在机电磁耦合系统中耦合器启动时,因为转速差提升速度不同而具有两种启动状态。