【摘 要】
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永磁涡流联轴器利用电与磁之间的涡流耦合作用传递转矩,在工作状态下,主、从动轴之间没有物理上的接触,具有抵抗冲击载荷能力强、软性启动、过载保护等优点,且结构简单,对工作环境的适应性强,已逐步替代机械联轴器。本文在其他学者研究的基础上,设计了一种新型永磁涡流联轴器并对其转矩特性进行分析,主要研究内容如下:(1)在分析涡流盘不开槽的永磁涡流联轴器磁路分布的基础上,设计了一种涡流盘开槽的双层非对称盘式永磁
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永磁涡流联轴器利用电与磁之间的涡流耦合作用传递转矩,在工作状态下,主、从动轴之间没有物理上的接触,具有抵抗冲击载荷能力强、软性启动、过载保护等优点,且结构简单,对工作环境的适应性强,已逐步替代机械联轴器。本文在其他学者研究的基础上,设计了一种新型永磁涡流联轴器并对其转矩特性进行分析,主要研究内容如下:(1)在分析涡流盘不开槽的永磁涡流联轴器磁路分布的基础上,设计了一种涡流盘开槽的双层非对称盘式永磁涡流联轴器,相对涡流盘不开槽的联轴器,输出转矩大且波动小。设计了新型永磁涡流联轴器的整体结构,并进行了关键零件的选材和结构设计。(2)在考虑边界效应和集肤效应的情况下,基于等效磁路法构建了自行设计的永磁涡流联轴器的数学模型,建立了输出转矩与联轴器结构参数之间的关系。基于磁共能原理,研究涡流盘开槽的永磁涡流联轴器运行过程中产生的齿槽转矩,分析产生转矩波动的主要原因,并分析了非对称结构抑制输出转矩波动的有效性。建立了齿槽转矩与开槽数量以及两盘开槽错位角之间的数学关系。(3)针对涡流盘不开槽式永磁涡流联轴器和自行设计的涡流盘开槽式永磁涡流联轴器,利用Ansoft Maxwell软件,对比分析了静态磁场和瞬态磁场的电磁感应强度和电流密度分布;利用Ansys Workbench软件,对比分析了工作状况下的热量分布与温度分布。研究表明在相同结构参数下,涡流盘开槽式联轴器输出转矩更大。(4)利用Ansoft Maxwell软件,采用单一变量控制法研究了永磁涡流联轴器的主要结构参数对输出转矩的影响规律,为主要结构参数的合理取值提供参考范围,仿真分析得到的联轴器的主要结构参数对输出转矩的影响规律与数学模型分析结果一致,验证了数学模型的有效性。研究了不同涡流盘开槽参数对齿槽转矩的影响,获得联轴器在不同开槽情况下的输出转矩波动情况。研究表明,涡流盘开槽的双层非对称结构可大幅度提高输出转矩,并可抑制输出转矩的波动。
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