磁力聯軸器靜態轉矩特性研究與參數優化

   建立了磁力聯軸器有限元分析模型，利用有限元軟件，系統研究了磁力聯軸器的靜態轉矩特性，分析了磁力聯軸器主要結構參數對較大靜態轉矩的影響，并進行了實驗驗證。提出了基于材料利用率的磁力聯軸器設計理念，并給出較優設計參數選擇。

磁力泵是由電動機驅動磁力聯軸器的外磁轉子通過磁力作用帶動與葉輪一體的內磁轉子旋轉，實現動力的無接觸同步傳遞。內外磁轉子之間由隔離套隔開，將容易泄漏的動密封結構轉化為零泄漏的靜密封結構。這種靜密封可以消 除泄漏，從而廣泛地應用于水泵、石油、化工以及制藥等對密封有著要求的場合。磁力聯軸器是磁力泵的關鍵部件。目前，關于磁力聯軸器的研究主要有3種方式:基于經驗公式基于解析法和基于有限元分析經驗公式是在長期的生產實踐中的，具有參考價值，對于磁力聯軸器的初步設計有很好的指導作用，但局限于特定結構的磁力聯軸器的計算;解析法通過解析計算，獲得準確的計算結果，但是對結構具有依賴性，且公式復雜，計算繁瑣;隨著有限元分析軟件的發展，其計算、及后處理功能等優勢明顯，有限元分析法開始廣泛應用于各種電磁設計。運用有限元的方法對磁力聯軸器的性能做了整體分析，并獲得了相對效果。

利用有限元分析軟件，對磁力聯軸器的靜態特性進行研究，提出基于材料利用率的設計理念，以此為判斷標準，對影響磁力聯軸器靜態特性的參數進行分析，并進行了實驗驗證。磁力聯軸器的基本結構磁力聯軸器與傳統聯軸器的不同之處在于，主動軸與被動軸之間無直接接觸，通過永磁體的筆者的研究對象為圓筒式磁力聯軸器，除端部以外，該聯軸器在軸向上的磁場分布基本一致，因此為節省時間方便計算，可假設磁力聯軸器的氣隙尺寸遠小于軸向尺寸，忽略聯軸器的端部效應，從而將三維的模型轉化為二維模型進行分析。在有限元分析時，如果把整個二維模型作為求解區域進行分析，將計算時間和內存占有量。又考慮到磁力聯軸器的磁場呈周期性分布，且周期數等于聯軸器的磁及數。在分析磁鋼厚度對轉矩的影響時，保持聯軸器中間的氣隙尺寸和導磁體磁路飽和程度不變，獲得不同磁鋼厚度下的聯軸器較大靜態轉矩磁力聯軸器的外磁鋼形狀有平面形和瓦片形兩種。為研究磁鋼形狀對磁力聯軸器較大靜態轉矩的影響，將平面形外磁鋼等效為相同面積的瓦片形外磁鋼，等效后外磁鋼厚度不變，外角度為12．68°，分析不同磁鋼形狀下的較大靜態轉矩不同，平面形時為172．5N·m、瓦片形時為183．6N·m，轉矩提高率為6．4。可以看出，瓦片形磁鋼的磁力聯軸器的較大靜態轉矩明顯優于平面形磁鋼的磁力聯軸器。因此，磁鋼材料的情況下，采用瓦片形磁鋼可以獲得較大的較大靜態轉矩。平面形磁鋼由于制造方便，裝配定位容易，在實際產品中也應用。