磁力联轴器二维磁场的有限元分析

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。