变速磁力耦合器研究之变速盘式永磁耦合器工作原理

点击量：2499   日期：2019-03-15     永磁磁力耦合器是利用磁场作用力实现力或转矩无接触传递的一种新型传动装置。该装置具有性能稳定、没有高次谐波污染以及不存在电磁干扰等优点。可安装在电动机与负载之间，实现电动机软起动，不会过载致使电动机线圈烧毁。在材料方面，采用了性能更好的钕铁硼永磁材料作为磁源，使得传递功率有较大提高。但是，高磁能积的永磁材料价格相对高昂，导致永磁磁力耦合器的成本相对较高，故而需要对变速盘式磁力耦合器进行设计与优化。利用较少的材料实现较强的磁场，传递尽量大的转矩，实现最优性价比。

    经过几十年的发展，研究方法逐步改进，包括经验法、磁路法、有限元素法和等效磁荷法等。本文针对变速盘式磁力耦合器的主、从磁转子进行分析和设计。磁转子是磁力耦合器的核心部件，转矩传递的实质就是主、从磁转子磁场的相互耦合，产生相互作用力。以“磁场计算”和“强度有限元分析”为研究手段，分析磁路和磁场强度分布状态，并计算磁转矩、求解实际工作转矩，进而对实体模型利用ANSYS软件进行强度分析，优化各结构参数，并描述应变分布情况。

    变速盘式永磁耦合器工作原理变速盘式永磁磁力耦合器的主、从磁转子的结构如图1所示。主动转子内嵌永磁体，永磁体材料为高磁能积的钕铁硼永磁材料。永磁体轴向磁化且N、S极相间排列。在从动转子上开槽，嵌入铜条，边缘接触部分用薄环铜片包裹。耦合器的主动转子与从动转子不接触，存在一定的气隙。当电动机带动主动转子转动时，由于铜条导体切割磁力线，在铜条导体上会产生闭合的感应电流，感应电流产生的感应磁场与永磁磁场相互耦合，产生相互作用力进而产生转矩。当气隙大小发生变化时，主、从动转子的相互作用力随之变化，其结果就会改变滑差和传递的转矩。气隙变小，气隙磁密增大，导致作用力增加，滑差变小;气隙增大，气隙磁密减少，导致作用力减小，滑差变大。气隙的调节依靠丝杠传动来实现。