變速磁力耦合器研究之變速盤(pán)式永磁耦合器工作原理

點(diǎn)擊量：1975   日期：2019-03-15     永磁磁力耦合器是利用磁場(chǎng)作用力實(shí)現(xiàn)力或轉(zhuǎn)矩?zé)o接觸傳遞的一種新型傳動(dòng)裝置。該裝置具有性能穩(wěn)定、沒(méi)有高次諧波污染以及不存在電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。可安裝在電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)，不會(huì)過(guò)載致使電動(dòng)機(jī)線圈燒毀。在材料方面，采用了性能更好的釹鐵硼永磁材料作為磁源，使得傳遞功率有較大提高。但是，高磁能積的永磁材料價(jià)格相對(duì)高昂，導(dǎo)致永磁磁力耦合器的成本相對(duì)較高，故而需要對(duì)變速盤(pán)式磁力耦合器進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。利用較少的材料實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的磁場(chǎng)，傳遞盡量大的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性價(jià)比。

    經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，研究方法逐步改進(jìn)，包括經(jīng)驗(yàn)法、磁路法、有限元素法和等效磁荷法等。本文針對(duì)變速盤(pán)式磁力耦合器的主、從磁轉(zhuǎn)子進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。磁轉(zhuǎn)子是磁力耦合器的核心部件，轉(zhuǎn)矩傳遞的實(shí)質(zhì)就是主、從磁轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互耦合，產(chǎn)生相互作用力。以“磁場(chǎng)計(jì)算”和“強(qiáng)度有限元分析”為研究手段，分析磁路和磁場(chǎng)強(qiáng)度分布狀態(tài)，并計(jì)算磁轉(zhuǎn)矩、求解實(shí)際工作轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而對(duì)實(shí)體模型利用ANSYS軟件進(jìn)行強(qiáng)度分析，優(yōu)化各結(jié)構(gòu)參數(shù)，并描述應(yīng)變分布情況。

    變速盤(pán)式永磁耦合器工作原理變速盤(pán)式永磁磁力耦合器的主、從磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)如圖1所示。主動(dòng)轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌永磁體，永磁體材料為高磁能積的釹鐵硼永磁材料。永磁體軸向磁化且N、S極相間排列。在從動(dòng)轉(zhuǎn)子上開(kāi)槽，嵌入銅條，邊緣接觸部分用薄環(huán)銅片包裹。耦合器的主動(dòng)轉(zhuǎn)子與從動(dòng)轉(zhuǎn)子不接觸，存在一定的氣隙。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于銅條導(dǎo)體切割磁力線，在銅條導(dǎo)體上會(huì)產(chǎn)生閉合的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)相互耦合，產(chǎn)生相互作用力進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)氣隙大小發(fā)生變化時(shí)，主、從動(dòng)轉(zhuǎn)子的相互作用力隨之變化，其結(jié)果就會(huì)改變滑差和傳遞的轉(zhuǎn)矩。氣隙變小，氣隙磁密增大，導(dǎo)致作用力增加，滑差變小;氣隙增大，氣隙磁密減少，導(dǎo)致作用力減小，滑差變大。氣隙的調(diào)節(jié)依靠絲杠傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。