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磁力联轴器二维磁场的有限元分析

2021-06-10 18:50:58

磁力联轴器二维磁场的有限元分析

磁力联轴器的磁场分布计算是一个非线性的三维问题,磁转矩能 量传递的物理过程主要在气隙中进行,气隙尺寸又远小于其轴向尺寸,在忽略端部效应的前提下,可将磁场分布的三维问题转化为二维问题进行处理;磁转子的内外轭铁均为导磁体,且足够厚,在轭铁处不发生磁饱和;外转子轭铁外侧以及内转子轭铁内侧为磁通量平行边界条件,从工程角度来看,这也是磁场的边界线,从而可以忽略两边界处的漏磁。

轭铁厚度对转矩的影响

联轴器轭铁厚度一般与磁体厚度相近,通常轭铁厚度稍大于磁体厚度,以便与磁体共同构成磁通回路。不同轭铁厚度下对应的磁转矩变化情况,随着轭铁厚度的变加,磁阻减小,气隙磁密变大,传递的转矩变大,当轭铁厚度变加到一 定值以后,再变加轭铁厚度,磁转矩不再变大,反而过重的轭铁使旋转部件的转动惯量变大,因而,轭铁的厚度不宜过厚。在轭铁不发生磁饱和的情况下,轭铁厚度也可以比磁体厚度小,具体设计时可根据实际情况确定其尺寸。

气隙对转矩的影响气隙对磁力联轴器的转矩传递能力影响较大,磁转矩与气隙的关系。气隙越小,聚磁能力越高,漏磁相对减小,传递的磁转矩就越大;相反,气隙越大,磁阻越大,消耗在磁体和气隙中的漏磁越大,其传递转矩的能力也就越弱。在一 定范围内减小气隙可相应提高磁体的利用率,但是,气隙大小受到隔离套厚度、内外磁体与隔离套间的间隙、装配时的同轴度以及内外转子运行时的振动情况等因素的制约,因此,应综合考虑各方面的因素选取气隙尺寸。

忽略边端效应,将磁力联轴器的场问题简化为二维平面磁场,采用有限元分析软件对磁力联轴器进行建模、属性定义、网格划分、添加边界条件并求解得出其磁场分布的方法可行。以一筒形磁力联轴器为研究对象进行数值模拟,分析了对应不同磁转角的磁力线分布和磁感应强度分布,以及不同磁转角时对应的磁转矩值。分析了轭铁厚度、磁体厚度、气隙厚度及磁及数目对转矩的影响,曲线变化趋势与参考文献结果一致。