摘 要：提出了一种可调速同轴式异步磁力联轴器，采用自动调速装置，可以精确调节联轴器外转子轴向移动的长度，改变内外转子间气隙磁场强度。应用等效磁荷理论，建立轴向力的数学模型。
　　关键词：磁力联轴器；调速；轴向力；等效磁荷理论
　　1 可调速磁力联轴器工作原理
　　可调速异步磁力联轴器运行时依靠外转子中的永磁体、内转子中铜条以及工作气隙完成机械能与磁场能之间的转化，其中外转子中的永磁体为内转子转动提供稳定的旋转磁场，是整个机构中的励磁源，如图1.1所示。可调速异步磁力联轴器工作时，其外转子中永磁体与内转子中铜条会产生轴向力，这就会对本机构的动力学理论分析产生一定的影响。
　　1.主动轴 2.套筒Ⅲ 3.套筒Ⅰ 4.套筒Ⅱ 5.外转子 6.永磁体 7.隔离套 8.垫圈 9.从动轴 10.铜条 11.转动手轮 12.摩擦轮主动轮 13.摩擦轮从动轮 14.固定套筒 15.双列角接触球轴承 16.挡板 17.基座 18.内转子
　　①内转子总成 ②外转子总成 ③调速装置总成
　　图1.1 可调速同轴式异步磁力联轴器
　　2 数学建模
　　在对可调速同轴式异步磁力联轴器的轴向力进行数学建模之前，需作以下假设：
　　（1）可调速异步磁力联轴器的外转子进行轴向进给运动中，内转子中的铜条不会产生感应电流，因此可以将内转子中的铜条和轭铁都等效为轭铁；
　　（2）外转子中的永磁体与内转子中被磁化的轭铁之间磁场的作用力可以看作分布在永磁体与轭铁表面上的磁荷间相互作用的结果。
　　根据上述假设，可调速异步磁力联轴器的外转子在进行轴向进给运动中，内转子中的永磁体由于受到外转子中的永磁体磁力的作用，在轴向方向上，会随外转子同向运动。根据等效磁荷理论，可以将永磁体磁场产生的作用力看作为分布在内外转子两磁体表面上磁荷间相互作用的结果，如图1.2所示。
　　3 轴向力理论推导
　　图1.2所示的轴向力计算模型示意图中，可调速异步磁力联轴器采用径向充磁，磁荷的极性与磁化方向有关，且磁荷均匀分布在永磁体外表面1、永磁体内表面2、轭铁外表面3及轭铁内表面4上。同时由于可调速异步磁力联轴器的内转子沿轴向方向不运动，因此以内转子左侧端面中心点O建立笛卡尔坐标系，外转子沿轴向移动的距离用？驻L来表示。
　　可调速异步磁力联轴器的外转子在调速装置总成的驱动下沿轴向向右运动过程中，内外转子间磁体产生的轴向力是由分布在外转子永磁体上1、 2表面上的磁荷与分布在内转子轭铁上3、4表面上的磁荷相互作用产生的。这里先计算外转子永磁体外表面1与内转子轭铁外表面3上磁荷间的作用力F13。任意选取表面1上一点M与表面3上一点N，则M、N两点处的磁荷大小同理，可以得出可调速异步磁力联轴器外转子永磁体的外表面1与内转子永磁体的内表面4之间的轴向力Fa14，以及外转子永磁体内表面2分别于内转子永磁体的外表面3、内表面4之间
　　式中，r2为外转子永磁体的内径；r4为内转子永磁体的内径。
　　按照内外转子间永磁体内—外、外—内表面磁荷间轴向力为正，内—内、外—外表面磁荷间轴向力为负，则根据式（1.7）、（1.8）得到可调速异步磁力联轴器内外转子间总的轴向力Fa为
　　（1.9）
　　根据式（1.9），已知同轴式磁力联轴器的外、内转子的表面磁荷密度Br1、Br2，外、内转子的厚度L1、L2以及外转子沿轴向移动的距离？驻L，即可求得进给工作状态可调速异步磁力联轴器轴向力Fa的大小。
　　4 小結
　　本文针对静态调速过程中磁力联轴器内外转子间产生的轴向力进行了研究，建立轴向力数学模型，应用等效磁荷理论及电磁学相关理论得到静态调速下外转子进行轴向进给运动时轴向力的数学表达式，对可调速同轴式异步磁力联轴器的研究与发展提供一定的参考价值。
　　参考文献
　　[1] 赵凯华，陈熙谋. 电磁学（下册）[M]. 北京：人民教育出版，1978.
　　[2] 钟文定. 铁磁学（中册）[M]. 北京：科学出版社，1978.