轴向永磁联轴器在变负载下的动态特性研究

摘要

磁力联轴器是机械传动系统中的一个重要部件。它的工作原理是利用稀土永磁体之间的磁力作用实现机械能量和转矩的传递，其结构上采用静密封替代传统的动密封装置，因此从根本上解决了工业传动装置中的泄漏问题。随着第三代稀土永磁材料特别是Nd-Fe-B材料的发现，磁力联轴器得到了空前的发展。基于此技术研发的轴向永磁联轴器具有隔震减震、过载保护、允许对中误差等特点，被广泛的运用于化工机械、仪表及食品、真空等行业，具备一般磁力联轴器不可代替的优点。
　　本文首先阐述了轴向永磁联轴器的工作原理和结构特点，从永磁材料的选择、永磁体尺寸的设计、最佳工作点确定和软磁材料的选取等方面详细的介绍了轴向永磁联轴器各参数的设计。然后基于等效磁荷理论建立轴向力和力矩的数学模型，分析系统各个参数与轴向力和力矩的关系。运用Maxwell Ansoft软件，分析得到轴向永磁联轴器的磁场分布以及所传递的转矩曲线。最后对联轴器进行变负载下的动态特性分析，分别得到联轴器在不同变负载系数下的磁密、启动性能和稳定工作时的工作参数。对磁力联轴器在变负载下的动态特性研究较常规负载下分析更为准确和全面，同时可以进一步总结和完善解决磁力联轴器问题中的基本理论和基本方法，这也将促进永磁技术的发展和应用。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 磁力联轴器的分类和特点

1．2．1 同步式磁力联轴器

1．2．2 异步式磁力联轴器

1．3 本课题的研究背景和意义

1．4 国内外研究概况

1．4．1 国外关于磁力联轴器传动特性的研究

1．4．2 国内关于磁力联轴器传动特性的研究

1．5 本课题主要研究内容

第二章 轴向永磁联轴器的设计

2．1 轴向永磁联轴器的结构

2．2 磁路设计

2．2．1 永磁材料的确定

2．2．2 永磁体形状和结构设计

2．2．3 永磁体的最佳工作点确定

2．3 软磁材料的选择

2．4 本章小结

第三章 轴向永磁联轴器转矩及其轴向力分析

3．1 轴向永磁联轴器转矩及其轴向力的数学模型

3．1．1 基本假设

3．1．2 数学模型

3．2 轴向永磁联轴器各参数对转矩和轴向力的影响

3．2．1 磁极对数对转矩的影响

3．2．2 主、从动转子永磁体相对转角差与轴向力和转矩的关系

3．2．3 磁块内径对最大轴向力和力矩的影响

3．2．4 磁块外径对最大轴向力和力矩的影响

3．2．5 气隙大小对最大轴向力和力矩的影响

3．2．6 磁块厚度对最大轴向力和力矩的影响

3．3 本章小结

第四章 轴向永磁联轴器电磁场有限元分析

4．1 Ansoft软件

4．1．1 Ansoft软件介绍

4．1．2 Ansoft分析模型的设计及处理步骤

4．2 轴向永磁联轴器三维静磁场的仿真分析

4．2．1 Ansoft Maxwell三维静磁场分析原理

4．2．2 三维静态磁场分布

4．3 轴向永磁联轴器三维瞬态磁场的仿真分析

4．3．1 Ansoft Maxwell三维瞬态场分析原理

4．3．2 三维瞬态仿真分析

4．4 本章小结

第五章 轴向永磁联轴器在变负载下的动态特性研究

5．1 轴向永磁联轴器的启动性能分析

5．1．1 轴向永磁联轴器负载的分类

5．1．2 轴向永磁联轴器传动系统的启动

5．1．3 轴向永磁联轴器传动系统的加速

5．2 变转矩负载对系统传动性能的影响分析

5．2．1 不同变转矩负载下系统的磁密

5．2．2 不同变负载下系统的启动性能分析

5．2．3 不同变负载系数下稳定工作时的轴向力

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文工作总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况