磁力联轴器设计方法的分析_郭洪锋

磁性联轴器的设计与仿真

径向充磁联轴器的设计与仿真摘要径向永磁联轴器利用稀土永磁体之间的相互作用，无需机械连接就能进行机械能量的传递，是一种新型联轴器。

径向永磁联轴器主要由内、外转子组成，实现了无机械连接传动，解决了过载保护、主从动轴对中、软启动的问题，同时也解决了一些机械传动装置中密封性要求等问题，从根本上消除了传动泵密封处泄漏的问题，现已在化工机械、仪表及食品、真空等行业中得到广泛的应用。

对于永磁联轴器的研究，随着科技的发展，研究方法在不断改进和完善，种类也不断增加。

对于径向力和力矩的计算，国内外己经有很多种方法，包括经验法、有限元法和磁路法等等。

由于有限元法的计算相对其它几种算法精度较高，所以本文将采用此种方法对主、从动磁环之间的轴向力、传递的力矩进行计算分析，然后利用Ansoft有限元软件进行仿真。

本文以径向磁性联轴器为研究对象，主要讲述几个问题：(1)计算径向永磁联轴器力矩，分析影响力矩的主要因素。

(2)用有限元法分析气隙磁场，建立径向永磁联轴器气隙磁场的有限元分析模型，利用Ansoft软件对径向永磁联轴器气隙磁场进行分析，得出正确的结果。

(3)设计一个简单的径向磁性联轴器，用Ansoft软件的模拟分析,验证理论知识的正确性。

关键词径向磁性联轴器；Ansoft有限元法；磁场；力矩1 引言近年来永磁传动技术已从泵类向其它密封机械扩展，技术上集中于提高设备的可靠性、抗介质腐蚀新材料的研究，流体技术及制造装配的精度。

磁力泵代表着一个国家制造技术的水平，近年来工业发达国家的磁力泵在效率、寿命、制造周期、成本及可靠性等方面有了突破性的进展。

永磁传动技术逐渐应用到各个领域，将原动机的动力通过其轴上的外磁部件传递给工作轴上的内磁部件，内外磁部件由隔离罩分开，从而工作轴无须伸出所要封闭的空间，取消了动密封，实现无密封、零泄漏。

永磁传动技术发展的时间不长,还存在一些的问题:永磁传动[1]有些因为制造困难,性价比低,往往还只停留在理论研究上;永磁传动的设计目前还没有一套系统和完善的设计方法,磁路的设计、转矩的计算均建立在实验、半实验基础上,研制周期长,代价高,重复性劳动多;在磁路设计方面,多体渐变技术未能充分利用;磁场计算多成用上述的一些方法,由于多是近似计算,精度有待进一步提高。

新型磁粉联轴器仿真设计研究

新型磁粉联轴器仿真设计研究磁粉联轴器是一种具有传动扭矩大、精度高、响应灵敏、结构紧凑等优点的非接触式功率转换装置。

近年来，随着电子技术和控制技术的不断发展，磁粉联轴器的研发和应用也越来越广泛。

本文将从仿真设计角度探究新型磁粉联轴器的性能，并为其应用提供基础。

首先，为了研究磁粉联轴器的转矩特性，可以利用ANSYS软件进行仿真模拟。

其步骤包括建立电磁场模型、设置参数和模拟条件、模拟分析等。

其中，建立电磁场模型是关键的一步。

利用有限元理论，可以将磁粉联轴器转换成电路模型，然后求解磁场分布、磁通密度等关键参数。

然后，将得到的数据输入到转矩计算模型中，得到转矩-转速特性曲线。

其次，为了优化磁粉联轴器的性能，可以应用磁粉复合材料。

相比于传统的磁粉材料，磁粉复合材料具有更高的磁导率和更低的磁阻，从而可以提高磁粉联轴器的传动效率。

在应用磁粉复合材料时，需要结合仿真设计和实验研究，探究其在磁粉联轴器中的表现和应用效果。

这也可以为磁粉联轴器的未来研究提供新的方向。

最后，磁粉联轴器的应用范围非常广泛。

例如，在机床、机器人、风力发电等领域中，磁粉联轴器可以起到传动和控制功率的作用。

在新能源领域中，磁粉联轴器也可以应用于高速电机和发电机的转速控制和监测。

因此，探究磁粉联轴器的设计性能和应用效果，可以为工业界提供更加有效的动力传输解决方案。

综上所述，新型磁粉联轴器的仿真设计研究是一个具有实用意义和理论意义的探究方向。

通过建立电磁场模型、应用磁粉复合材料等方法，可以充分探究磁粉联轴器的特性和优化方向。

而其广泛的应用领域也为未来的研究提供了更多的思路和挑战。

在新型磁粉联轴器的仿真设计研究中，需要考虑的相关数据包括磁场分布、磁通密度、电流、磁阻、转速、转矩、功率等。

以下是对其中一些数据的简要分析：1. 磁场分布：磁场分布是指磁粉联轴器中磁场的分布状态。

磁场分布对磁通密度、转速、转矩等参数均有影响。

因此，需要进行磁场分布的仿真计算和分析，以了解其对磁粉联轴器性能的影响。

磁力联轴器的转矩计算及其影响因素分析

磁力联轴器的转矩计算及其影响因素分析磁力联轴器使用永磁体的磁力把原动机与工作机相联接，能以无接触的方式完成转矩的传递，是机械工业中应用最广泛的关键设备之一。

计算磁力联轴器的转矩是机械设计中电机选型和阻抗匹配要考虑的重要问题。

虽然人们已对磁力联轴器做了大量的研究，但系统研究磁力联轴器转矩计算并分析转矩影响因素的资料并不多。

因此，研究磁力联轴器的转矩计算有必要进一步探讨。

标签：磁力联轴器；静态转矩；磁场1 前言随着机械工业的不断发展，国内外对机械传动装置的研究不断深入，磁力联轴器也逐渐从传统的机械联轴器逐渐过渡到现在的磁力联轴器，很好的解决了过大的振动和电机启动问题。

密封特性是机械液压传动中的重要指标，磁力联轴器将传统联轴器采用的动密封转为静密封，困扰设计人员的密封问题得以解决。

为了进一步研究磁力联轴器的传动特性，完善磁力联轴器的选型计算，本文将主要探讨磁力联轴器的转矩计算问题并分析磁力联轴器转矩大小的影响因素。

2 磁力联轴器的结构组成和工作原理磁力联轴器主要由两个普通联轴器复合而成，一个作为主动装置，一个作为从动装置。

其中主动部件主要由主动盘、调速装置、主动轴、永磁体、主动基体、推力球轴承、操作手柄等组成，从动部件主要由从动盘、从动基体、从动轴等组成。

永磁体分布在主动部件的转子上，从动转子槽上分布有薄环形的铜导体。

主动盘和从动盘之间不直接接触，转矩的传递通过永磁体形成的气隙磁场完成，这就大幅度地减轻了联轴器组成部件由于振动造成的磨损。

主动装置中的操作手柄带动螺纹传动副、轴承沿着一定的方向转动，右从动盘基体压缩弹簧的同时推动连杆转动，并带动左从动盘压缩弹簧，从而使主动盘和从动盘拉开距离；若操作手柄向相反的方向转动，弹簧的拉伸状态被恢复，从而使两个从动盘拉开距离；这样反复控制操作手柄的转动，调整主、从动盘之间的距离，就能实现磁力联轴器的调速，这就是磁力联轴器调速的工作原理。

当电机启动的时候，磁力联轴器的操作手柄动作，使主、从动盘之间的距离调整到最大，这样就实现了电机和负载的分离，使电机在空载或低负载的情况下启动；当电机稳定运行后，转动操纵手柄将主、从动盘间距调到设定距离，电机带动负载正常运转，这就完成了电机的软启动。

鼠笼转子异步磁力联轴器磁场的有限元瞬态分析

■ 一
１
ｉ３第１＋卷
№
．
＋ｒｏ４
ＪＵＲＮＡａｍ‘ ｃｅｃｄｔｎ０ＡＶＩＮｔａＳｉｎｅＥｉｏ）ｌｉ
Ｌ．Ｖ３Ｊ１０１
ｌ＿
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７７７．０００．１ｏ：０３６／．ｓ．６１— ７５２１．４０４ｓ
Ａｂｓｒｃ：Ｉｒｅｏｇｔｔｏｄｉｇｃｎｉｉｎｏｈｑｒｅ — ａｅｒｔｒａｙｃｒｎｕｇｔｃｃｕｌｎｔａｔｎｏｄｒｔｅｈｅｌａｎｏｄｔｆｔｅｓｕｉｒｌｃｇｏｏｓｎｈｏｏｓｍａｎｅｉｏｐｉｇｏ
Ｃａｊｎ，Ｌｈｔｎｈｏｕｉｉｇ，ＺｅｇＷｕＺｅｈｎ
（ｃｏｌｆｃａｉａＥ￣ｅｆｇＪｎｓｎｖｒｔ，ｈ￣ｉｇＪｎｓ１０３，ｈｎ）Ｓｈｏｏｈｎｃｌｎｎｅｎ，ｉｇｕＵｉｓｙＺｅａ，ｉｇｕ２２１ＣｉａＭｅｉａｅｉｎａ
力联轴器内外转子的转速差改变了磁场分布，且使得内转子导条上产生较大的涡流，同时能够平稳地输出扭矩．对分析结论进行了试验验证，出用Ｍａｗｌ２得ｘｅｌＤ进行瞬态分析获得的扭矩值精确度为７％～５，可以利用端部系数和摩擦系数进行修正．０８％且结果表明，用ＭｘｅＤ对磁力联轴运ａｗｌ２ｌ器进行瞬态分析具有可行性和实用性．
Ｔｈｒｃｓｏｆｔａｓｅｔａａｙｉｆｔｒｕｓ７０％一８ｅｐｅｉｉｎｏｎｉｎｎｌｓｓｏｑｅｉｒｏ５％，ａｄｉｃｎｂｄｆｄｂｎｏｆｃｅｔａｄｎｔａｅｍｏｉｅｙｅｄｃｅｉｉｉｎｎｆｉｔｏｏｆｃｅｔＴｈｅｕｔｈｗｈｔｔａｓｅｔａａｙｉｆｍａｎｔｏｐｉｇｂｘｌ２Ｄｓｆａｉｒｃｉｎｃｅｉｎ．ｉｅｒｓｌｓｓｏｔａｒｎｉｎｎｌｓｓｏｇｅｉｃｕｌｎｙＭａｗｅｌｃｉｅｓ— ｂｅａｄｐａｔｃ１ｌｎｒｃｉａ．

盘式异步磁力联轴器的电磁特性与温度场性能研究的开题报告

盘式异步磁力联轴器的电磁特性与温度场性能研究的开题报告一、研究背景与意义磁力联轴器是一种新型的传动装置，广泛应用于各种大型机械设备中。

盘式异步磁力联轴器具有传动效率高、传动功率大、承载能力强等优点，在工业生产中得到了广泛应用。

然而，目前对于盘式异步磁力联轴器的电磁特性与温度场性能研究还比较欠缺，因此对于盘式异步磁力联轴器的电磁特性与温度场性能进行深入研究，对于提升盘式异步磁力联轴器的传动效率、传动功率以及其使用寿命具有重要意义。

二、研究内容与目标本论文旨在研究盘式异步磁力联轴器的电磁特性与温度场性能，具体内容和目标如下：1. 分析盘式异步磁力联轴器工作原理，建立盘式异步磁力联轴器的数学模型。

2. 模拟盘式异步磁力联轴器的电磁场分布和磁力密度分布，分析其电磁特性。

3. 基于热传导理论，研究盘式异步磁力联轴器的温度场分布和热稳定性。

4. 通过实验验证模拟结果，并研究温度对盘式异步磁力联轴器的性能影响规律。

三、研究方法本论文采用数学模型、数值模拟和实验研究相结合的方法，具体研究流程为：1. 建立盘式异步磁力联轴器的数学模型，分析其电磁特性。

2. 采用有限元方法，对盘式异步磁力联轴器进行电磁场分析和磁力密度分布分析，得到电磁特性的数值模拟结果。

3. 根据热传导理论，建立盘式异步磁力联轴器的温度场分析模型，并进行数值模拟，分析盘式异步磁力联轴器的热稳定性。

4. 进行盘式异步磁力联轴器的实验研究，验证数值模拟结果，并研究温度对盘式异步磁力联轴器的性能影响规律。

四、预期结果通过本研究，预计可以得到以下结果：1. 详细分析盘式异步磁力联轴器的电磁特性和温度场分布，为提高盘式异步磁力联轴器传动效率和传动功率提供理论基础。

2. 所得到的数值模拟结果和实验验证结果，可以验证现有文献中对于盘式异步磁力联轴器的理论分析，并且为盘式异步磁力联轴器的设计和优化提供参考。

3. 研究盘式异步磁力联轴器的温度对其性能的影响规律，为盘式异步磁力联轴器的使用寿命提供理论支持。

常见磁性联轴器及应用

常见磁性联轴器及应用联轴器（coupling），是机械传动中重要的部件。

除了常见的机械式刚性和柔性联轴器外，还有一类靠磁场传动的联轴器，即磁力联轴器。

磁力传动，就是通过磁场NS极耦合相互作用传递动力的方式。

常见的磁力传动，包括同步传动，磁滞传动和涡流传动三种类型。

由于其各自特点，被应用在不同的领域。

同步传动器同步传动器，顾名思义，就是输出与输入同步。

常见的同步传动器结构有两种：平面性传动器和同轴（或圆筒）型传动器。

平面型同步传动器平面型传动器的基本结构：在两个相同直径的圆盘上，按照NS极交叉的方式安装磁铁。

使用时，把两个圆盘分别安装到主动轴和从动轴上，中间留有一定气隙。

由于A磁体的N极吸引对面B磁体的S极，同时排斥B磁体两侧的N极，从而保证在一定力矩范围内，从动轴与主动轴保持同步转动。

如图：图中，A为气隙。

实际工作中，真正NS相对的状态，只存在于无力矩输出的状态下。

只要有力矩产生，从动盘就会与主动盘存在一定的相位夹角。

这种角向的错动，一直保持并增加到力矩足够大到N极与对面的N极相对，然后传动器发生“打滑”，两个转盘旋转错动，跳向下一对耦合状态。

由于上述特性，磁力传动虽然可以做到同步，但是不能实现精密的同步传动。

这种平面性传动器，结构简单，安装时对两个轴的同轴度要求不高。

由于是采用平面相吸的原理，因此气隙越小，扭矩越大。

但同时，在磁场的作用下，轴向力（互相吸引）也成正比变化。

轴向力是这种平面型传动器的主要缺点。

另外，由于传递的扭矩大小与圆盘面积有关，因此，这种传动器的扭矩不能做的太大，否则会导致尺寸过大，安装困难。

结构简单，成本低廉，是平面型传动器的主要优点。

因此在某些微型隔离传动方面有成功应用。

目前，常用的简单结构平面型传动器，扭矩一般都在10Nm以下。

同轴型传动器同轴型传动器，是目前应用最广的同步传动器。

典型的应用，就是磁力泵。

如图，是同轴型传动器的结构一般来说，同轴型传动器包括如下几个部分：外转子，内转子，隔离套，轴承系统。

磁力联轴器有限元模型及面向对象方法的实现

；ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｉｎｃｏｎｖｅｎｔｗｎａｌｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｓｓｕｉｔｅｄｔｏａｃｃｕｒａｔｅｔｙｄｅｓｉｇｎｔｈｅ§
；ｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｒ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｃｏａｘｉａｌｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｒ’ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｔａｉｓｄｅｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅ－；
；用性。模型对磁性联轴器的设计有理论和实际指导意义。
ｉ
；
关键词：磁性联轴器；磁场；有限元模型；面向对象
；
；
ｕｎｄｅｒ；【Ａｂｓｔｒａｅｔ］ＴｈｅＭａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｒｃａｒｔｐｒｏｖｉｄｅｍａｇｎｅｔｉｃｔｏｒｑｕｅｕｓｅｄｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｓｅａｌ
ｉｆｏｒｍ．ｚａｂｌｅｗｏｒｋｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｒｉｓ口ｇｏｏｄｃｈｏｉｃｅｆｏｒｚｅｒｏｌｅａｋ．Ｔｈｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｉｓｉ
；ｃｏｕｐｌｅｒｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ．
；
ｉ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｒ；Ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ；ＦＥＭｍｏｄｅｌ；ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ
ｉ
中图分类号：ＴＨｌ３３．４，ＴＢ４２，ＴＭｌ５３文献标识码：Ａ
磁性联轴器利用磁超距特性，即由于磁场的作用不通过接触限元方程，运用面向对象的语言，设计相应的数据结构，编写了二
万方数据
ＮＯ．１ｌ
ＮＯＶ．２００８
机械设计与制造
３ｌ
全因子分解预处理共轭梯度法（ＩＣＣＧ法）和对称逐步超松弛预处理共轭梯度法（ＳＳＯＲ－ＰＣＧ法）。在后处理器中实现了磁场力、磁力矩的计算以及磁场矢量磁位等势线图和磁通量密度彩色云图。

基于ANSYS Workbench的磁力泵磁性联轴器的多目标优化设计

Ｍｕｔｉ・ｏｂｊｅｃｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｍａｇｎｅｔｉｃ
ｄｒｉｖｉｎｇｐｕｍＰｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ
ｔｅｒｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｍｉ — ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｓｅｍｉ－ｅｍｐｉｒｉｃ１．Ｔａｈｅｃｏｓｔ — ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｃｅｎｔｒｌａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｄｅｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｉｒｔｈｍＮＳＧＡ— ＩＩ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔａｒｇｅｔｉｎｄｅｘＴｍａｘ／ｖｉｓａｂｏｕｔ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４５５１．２０１７．０５．０１３
基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的磁力泵磁性联轴器的多目标优化设计
张勇，何朝辉，郭嘉

径向磁力轴承的结构分析与优化设计方法

２
设计万法之一
ｃ＝
＋ｂ。＝
中图分类号：Ｈ３．Ｔ１３３
ＤＩ１．９３ｊｉｎ１０Ｏ：０３６／．ｓ．０７—１４２１．１０７ｓ４Ｘ．００Ｏ．１
从电磁轴承出现以来，人们就开始关注设计与现实之间的关系。到２０世纪８０年代，电机磁极仿
笔者最后以一个实际的例子进行了计算，并同仿电机磁极极靴模式设计方法进行了对比，从定性到定量给出了简化的非极靴磁极模式与仿电机磁极极靴模式设计方法的异同点。
和ｇ以及和Ｄ：分别如图２和图３所示）轴，（，承的磁极数为 Ⅳ 。
根据图中的几何关系，有下列等式成立：
收稿日期：０９一９— Ｏ２０ｏ３．
作者简介：万金贵（９２一）女，１７，湖南衡阳人，上海第二工业大学实训中心讲师
摘
要：针对径向电磁轴承的结构及优化问题进行分析研究。以８磁极径向电磁轴承为对象，分析了简化的
非极靴模式设计磁极结构尺寸的两种设计方法，并推导了具体的步骤。分析结果表明：在仅考虑电磁轴承的
结构影响，当磁极与线圈的周向宽度比约为１２时，且：设计的电磁轴承可以获得最大的力。给出了一个实际的算例，将其结果与传统的仿电机磁极极靴模式设计进行对比，从定性与定量的角度分析了两者的异同。关键词：向电磁轴承；径结构设计；优化设计
参看相关文献。观察式（４１）～式（６，以得到：１）可