磁性联轴器及轴系理论建模

磁性联轴器及轴系理论建模

    内外轴式磁性联轴器的建模与分析优化为主要目标,结合磁力传动技术和直接驱动技术,设计两自由度同轴布局的真空机器人动力传递轴系原型系统。本文首先分别建立了内外轴式磁性联轴器的理论模型和三维有限元模型。改进了等效磁荷法和片电流法求解磁性联轴器传递扭矩的数学模型,引入漏磁损失系数,分别了基于这两种方法的内外轴间隙式磁性联轴器的较大扭矩简化公式,扩大了模型的适用范围,显著提高了这两种方法的求解精度和效率。其中,片电流法在求解精度上提高了一,等效磁荷法精度提高了一,求解效率提过了一倍。通过使用片电流法,等效磁荷法和三维有限元模型,全 面地分析了磁性联轴器儿何参数与其较大扭矩、较大扭矩体积比,以及启动扭转刚度的关系。并使用三维有限元法分别对扼铁的导磁效应、多组磁性联轴器间的磁祸合效应以及四种不同构型的内外轴式磁性联轴器进行了仿真分析。分析结果被应用于磁性联轴器的优化设计。基于磁性联轴器在真空机器人轴系中实际应用时的工况,以同时优化两组磁性联轴器为例,建立了磁性联轴器设计儿何参数优化的目标函数。