湿式磁力联轴器传动特性

湿式磁力联轴器传动特性

磁力联轴器是磁力泵的核心部件。高速磁力泵由电机驱动磁力联轴器的外磁转子转动，通过磁力作用带动内磁转子运转，隔离套隔开内外磁转子，从而实现了转矩的无接触传递。隔离套的设计使机械动密封变为静密封，提高了机械运转的可靠性，做到了无泄漏。在石油化工、航天、食品、医药、电镀等对密封性要求较高行业中，磁力联轴器的使用避免了泄漏的发生。一方面提高了原料运输的利用效率，另一方面有效控制了有毒、有害、易燃易爆等化学介质的泄露对环境造成的污染，提高了生产过程的安全性。同时，磁力联轴器具有结构简单、过载保护、减少振动等技术优势，提高了系统运行的可靠性和使用寿命，具有一定的实用经济价值。

磁力联轴器的磁场分布、能够传递的转矩大小是磁力联轴器结构设计的重要目标，当隔离套为金属材质时，隔离套切割交变磁场产生涡流损失，减弱磁场并消耗功率。磁力联轴器的多场耦合涉及温度场、磁场、流场等多重学科的交叉研究，工作复杂且工作量较大，该方面的研究理论发展仍不充分，但大量的学者进行了研究基于线性钕铁硼永磁体的磁滞模型的温度作用，提出一种电磁热流耦合模型来分析永磁同步电机的电磁和热性能；采用二维瞬态有限元法研究了铜损、铁损、磁涡流损耗等电磁损耗，计算出电磁功率损失为热流场的主要来源，根据温度分布对材料的性能进行了新的评估；提出了一种将热网络模型与有限元法相结合的电磁热耦合方法来研究双凸极永磁双转子电机，并与传统的有限元分析方法、试验等进行了分析对比

这些研究建立了磁性联轴器磁场、转矩计算的的基本理论框架，分析了影响涡流损失的因素，提出了各种关于磁力联轴器多场耦合的方法，并进行了一部分传统的性能测试试验，为磁力联轴器的研究提供了丰富的研究背景，并取得了一定的成果。但也存在一些需要继续创新研究的地方：(1)缺乏磁力联轴器“湿”态传动特性的试验研究。(2)磁力联轴器的磁场、扭矩设计时过分依赖几种典型结构的经验公式，缺乏对经验公式可靠性的验证。(3)缺乏对圆筒式磁力联轴器磁场、温度场及流场的计算分析，对圆筒式磁力联轴器隔离套及冷却系统的优化设计研究较少。1.3主要研究内容本课题依托湿式磁力传动试验台，研究磁力联轴器的传动性能。

在磁力联轴器没有运转的初始状态，内外磁转子在相互的磁力作用下由一一对应，主要为径向作用力；在电机驱动的瞬间，内磁转子轴承受工作件负载，趋向于保留原有位置，此时外磁转子与内磁转子由于磁力作用错开一定的相位角，称为磁转角由于错开一定位置，外磁转子与内磁转子有相互排斥吸引力，带动工作件一起运转，实现了扭矩的传递。在一定负载的阻力矩下，有错开磁转子产生的磁力矩与其平衡，内外磁转子的相对位置成一定角度并保持不变，内外磁转子同步旋转；当负载减小，磁力矩比阻力矩大，此时，磁力联轴器会自动调整，减小磁转角，使磁力矩与阻力矩再次达到平衡；同理，负载变大时相位角也会变大，当负载变大到超过磁力矩时，磁力联轴器内外磁转子会产生滑脱的现象，并产生较大的热量、振动等导致转轴等机件发生破坏。因此，磁力联轴器对于扭矩的传递有良好的自适应性。