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基于磁-流-热-固多场耦合的磁力联轴器应力形变分析

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排灌机械工程学报 2022年第5期40卷 475-481页

作者：汪家琼姜国涛王凯钱文飞江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013

为探究不同转速下磁力联轴器部件的温升和应力形变情况,基于ANSYS Workbench耦合平台,首先对其进行单向的热磁耦合,并进行温度分布分析,再对磁场与流场共同作用下的磁力联轴器结构场进行热固单向耦合分析.结果表明:隔离套的高温区域在... 详细信息

为探究不同转速下磁力联轴器部件的温升和应力形变情况,基于ANSYS Workbench耦合平台,首先对其进行单向的热磁耦合,并进行温度分布分析,再对磁场与流场共同作用下的磁力联轴器结构场进行热固单向耦合分析.结果表明:隔离套的高温区域在轴向上主要对应于磁钢所在位置,并且温度向套筒两端明显递减.隔离套的较大形变区域与高温区域一致,周向上呈向外膨胀状态,轴向上呈两端递减.对于内磁转子体,应力主要集中在薄金属包封套表面且向转子内部递减.对于外磁转子体,应力主要集中在磁钢周围与转子内表面,并由内向外呈现递减趋势.此外内外磁转子体的形变量并不大,但转速对联轴器部件的温升和应力形变影响较大.随转速增大,隔离套的温升、形变与应力值最大增长约7倍,内外磁转子体的应力峰值从6.350 MPa增大到37.300 MPa.

关键词：磁力联轴器隔离套多场耦合转速应力

楔块惯性离合新型磁力联轴器研发及力学特性分析

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楔块惯性离合新型磁力联轴器研发及力学特性分析

作者：甘联欢湖南大学

学位级别：硕士

联轴器的作用是将主动轴和从动轴连接在一起传递运动和转矩,常规的联轴器都是刚性或弹性接触式的,而磁传动联轴器是非接触式的,顾名思义,是依靠“无形”的磁力来实现传动。随着科技的进步,磁力驱动技术迅速发展,磁力联轴器因其结构简单... 详细信息

联轴器的作用是将主动轴和从动轴连接在一起传递运动和转矩,常规的联轴器都是刚性或弹性接触式的,而磁传动联轴器是非接触式的,顾名思义,是依靠“无形”的磁力来实现传动。随着科技的进步,磁力驱动技术迅速发展,磁力联轴器因其结构简单,可过载保护、可实现静密封零泄漏、无轴向冲击、无摩擦传动等特点而获得广泛应用,尤其是在煤炭、电力、石油石化、采矿等行业及输送腐蚀有毒液体介质等特殊场合。课题是应厂方要求,在现有磁力联轴器的基础上,融入楔块式及超越离合器的特点,集成创新研发的楔块惯性离合新型磁传动联轴器。刚开始工作时,磁力尚未发挥作用,此时依靠楔块初始压力,使内、外环接触,依靠摩擦传动;工作转速达到一定值时,楔块惯性力增大,使内、外环脱离接触,磁力开始正式发挥作用。本文主要做了以下几方面的工作:(1)楔块惯性离合磁力联轴器的结构及参数设计。首先对磁力产生及控制,磁力传动原理与特性等进行详细的论述,随后分析了主要参考结构。基于此设计了楔块式磁力联轴器的结构,说明其工作原理,通过对联轴器永磁体的材料、磁化方向、形状和厚度,轭铁材料等的研究,初步确定各项参数。(2)联轴器转矩与涡流损耗的影响因素分析。用ANSYS Maxwell软件对楔块式磁力联轴器从静态、瞬态两个维度进行分析磁场特征。研究影响楔块式磁力联轴器传递转矩与隔离套涡流损耗的因素,比较了涡流损耗与转矩特性的关系。(3)楔块惯性离合磁力联轴器的力学特性分析。阐述转子动力学的发展、应用等相关理论,用ANSYS Workbench对联轴器外转子做静力学分析及有预应力状况下的模态分析,得到前六阶的模态振型和频率;由此求出各阶所对应的转速。(4)楔块惯性离合磁力联轴器结构参数的改进与相关实验。用ANSYS软件中的Maxwell2D/3D模块,对联轴器的关键结构参数进行改进,探究尺寸与传递转矩的关系,并设计和实施相关实验。

关键词：磁力联轴器楔块惯性离合磁力与磁场分析特性分析与实验

交替极Halbach径向磁力联轴器的设计与传动性能研究

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交替极Halbach径向磁力联轴器的设计与传动性能研究

作者：陈亮亮合肥工业大学

学位级别：硕士

磁力联轴器能够实现非接触式传动,具有易于控制、节能环保、结构简单、运行平稳等优点,已成为一种理想且不可或缺的传动机构,在动力传递方式及动密封技术领域中应用广泛。然而,传统磁力联轴器的磁极结构常由极性相反的N、S极永磁体交替... 详细信息

磁力联轴器能够实现非接触式传动,具有易于控制、节能环保、结构简单、运行平稳等优点,已成为一种理想且不可或缺的传动机构,在动力传递方式及动密封技术领域中应用广泛。然而,传统磁力联轴器的磁极结构常由极性相反的N、S极永磁体交替紧密排列构成,导致永磁体利用率低,存在较为严重的漏磁问题。且由于稀土永磁材料的价格昂贵,因此磁力联轴器的价格高居不下。为提高磁力联轴器的转矩性能和永磁体利用率,降低其漏磁通,节省成本,本文将能够提高永磁体利用率的交替极永磁结构引入磁力联轴器中,研发了一种交替极Halbach径向磁力联轴器,主要研究内容如下:(1)从磁路和气隙磁场的角度对交替极永磁阵列与传统N-S永磁阵列进行对比分析,阐述了交替极永磁阵列产生非对称气隙磁场和提升永磁体利用率的原因。但经磁场分析发现,交替极永磁结构中的凸铁极存在较为严重磁饱和问题亟需解决。(2)为解决交替极磁力联轴器中凸铁极较为严重的磁饱和问题,结合Halbach永磁阵列的优势,提出了一种新型的交替极Halbach径向磁力联轴器。探究了交替极Halbach径向磁力联轴器的工作原理;从磁通密度与转矩性能两方面对其特性进行研究;针对其结构参数分别进行了单参数和双参数的研究分析,为下一步的结构优化设计奠定基础。(3)以交替极Halbach径向磁力联轴器为对象,以磁化角度θ、磁极配比β、磁极厚度h为优化变量,以最高转矩和永磁体利用率为优化目标,建立了一套联合有限元分析、BP神经网络和粒子群算法的优化方案对其进行结构优化设计。(4)将交替极Halbach径向磁力联轴器传动系统简化为考虑弹性作用的双惯性系统,并建立了考虑扭转刚度为线性和非线性两种情况的动力学方程和传动框图。在MATLAB/Simulink模块中利用上述方程建立了交替极Halbach径向磁力联轴器传动系统的仿真模型,分别研究了其在空载、负载和过载等工况下的动态响应。

关键词：交替极 Halbach阵列磁力联轴器结构优化设计传动性能

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机械工程通用零部件：英文版 2005年第5期 46-48页

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磁力联轴器涡流损失的数值计算与试验

排灌机械工程学报 2020年第3期38卷 230-235页

作者：汪家琼王凯孙静如赵瑞杰童凯柏宇星江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院江苏镇江212013 苏州三星电子有限公司江苏苏州215000 郑州安图生物工程股份有限公司河南郑州450000

为研究转速、隔离套材料以及转角差对磁力联轴器涡流损失的影响规律,对圆筒型磁力联轴器进行稳态磁场数值计算.计算结果表明:涡流损失随转速的提高成倍增长,转速为3000 r/min时的涡流损失值约为500 r/min时的24倍;材料电导率不同,所制... 详细信息

为研究转速、隔离套材料以及转角差对磁力联轴器涡流损失的影响规律,对圆筒型磁力联轴器进行稳态磁场数值计算.计算结果表明:涡流损失随转速的提高成倍增长,转速为3000 r/min时的涡流损失值约为500 r/min时的24倍;材料电导率不同,所制成的隔离套涡流损失也不同,钛板TP340电导率为304SS的1.65倍,其涡流损失为后者的1.61倍;在1个磁极周期内,转角差增大1°,涡流损失值约增大1%.对该磁转子进行试验测试,结果表明:在转速分别为3000,500 r/min条件下,304SS隔离套的涡流损失之比是23.0,而TP340隔离套的涡流损失之比为24.6;涡流损失随耦合长度减小而减小,且在高速下减小更多,耦合长度每减小10 mm,转速500 r/min时涡流损失值约下降3.6%,转速3000 r/min时涡流损失值约下降10%.对比数值计算与试验结果,其能量损失变化趋势较一致.

关键词：磁力联轴器涡流损失磁场数值模拟

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机械工程通用零部件：英文版 2005年第1期 47-48页

A Novel Method of Output Voltage Stabilization with Respect to Load Current Variation in the Non-Contact Energy Transfer；A study of low input voltage bidirectional converter For PV systems；A Study on Equivalent Circuit Expression of Electromagnetic Coupling between Distributed Resonators；An Inductively-Tuned Quadrature Oscillator with Extended Frequency Control Range；Analysis of harmonic distortion due to uneven magnetic field in a microspeaker used for mobile phones……

关键词：磁力联轴器输出电压稳定性负载电流非接触能量转换

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机械工程通用零部件：英文版 2005年第2期 47-48页

Effect of alumina spacer in trilayer shared pole structures in GMR recording heads；Electric power generating system using magnetic coupling, for medical electronic devices implanted deeply；Electric power-generating system using magnetic coupling for deeply implanted medical electronic devices； ETCHING OF SPIN VALVE CAPPING LAYERS FOR SENSOR STABILIZATION APPLICATIONS……

关键词：磁力联轴器铝逆电流器三层磁极结构功率递减系统磁耦合

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机电工程 1992年第4期9卷 43-44页

作者：马晓星

鼠笼转子异步磁力联轴器磁场的有限元瞬态分析

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江苏大学学报（自然科学版） 2010年第4期31卷 437-441页

作者：杨超君李直腾郑武江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

为了获得鼠笼转子异步磁力联轴器负载运行时的状态,运用Ansoft公司开发的Maxwell 2D软件对其进行有限元瞬态分析,得到磁力联轴器瞬态磁力线、涡流密度分布以及扭矩.分析表明磁力联轴器内外转子的转速差改变了磁场分布,且使得内转子导条... 详细信息

为了获得鼠笼转子异步磁力联轴器负载运行时的状态,运用Ansoft公司开发的Maxwell 2D软件对其进行有限元瞬态分析,得到磁力联轴器瞬态磁力线、涡流密度分布以及扭矩.分析表明磁力联轴器内外转子的转速差改变了磁场分布,且使得内转子导条上产生较大的涡流,同时能够平稳地输出扭矩.对分析结论进行了试验验证,得出用Maxwell 2D进行瞬态分析获得的扭矩值精确度为70%~85%,且可以利用端部系数和摩擦系数进行修正.结果表明,运用Maxwell 2D对磁力联轴器进行瞬态分析具有可行性和实用性.

关键词：磁力联轴器电磁感应有限元法瞬态分析磁场