高速无接触式电磁耦合器机理与特性研究

论文摘要

电磁耦合器是机械系统中重要的自动控制设备,它可以利用电磁能的作用,实现机械传动系统中原动机和工作机间、机械内部的主动轴和从动轴之间运动和动力的传递与脱离。随着设备的高速化,提高耦合器传递转矩和扭矩的能力、提高高速旋转时的可靠性、延长其使用寿命、实现简单控制己成为耦合器发展的趋势。本文设计了一种新型的高速无接触式电磁耦合器,用于完成高速状态下两段机械轴的耦合与分离。无接触式电磁耦合器以电磁线圈作为控制输入,便于实现自动控制,具有非接触、低噪声、自动过载保护等特点。本文对高速无接触式电磁耦合器的工作机理,静态特性,动态特性以及实际应用等相关问题进行了研究。磁阻转矩是由于气隙磁阻不均匀而产生的转矩,气隙磁阻的差别越大,产生的磁阻转矩越大。本文研究的高速无接触式电磁耦合器是利用磁阻效应来实现运动传递的磁力机械,通过控制励磁电流的通断控制耦合器的工作状态:接合或断开。磁路法和场域法是计算电磁转矩的两大计算方法。磁路法分析磁场简单明了,能够给出解析解。场域法可对磁场进行精细分析,可计及漏磁和材料的非线性。本文分别采用磁路法和场域法(有限元法)对耦合器的电磁转矩进行了分析计算。论证了电磁耦合器原理的正确性和可行性。MATLAB是强大的仿真分析软件,是一种集数学计算、分析、可视化、算法开发与发布等于一体的软件平台。本文运用MATLAB7.3.0/Simulink环境仿真分析了耦合器的接合、跟随、断开等动态特性。通过仿真分析,为实验提供经验和参考。最后,本文根据设计参数研制了无接触式电磁离合器样机模型,针对静态励磁特性和动态特性进行了实验研究,并与仿真分析结果作了比较,结果表明样机性能和仿真结果基本相符,证实了高速无接触式电磁耦合器具有很好的工程实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 离合器概述
• 1.3 电磁离合器概述
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 无接触式电磁耦合器机理与解析分析
• 2.1 引言
• 2.2 无接触式电磁耦合器的工作机理
• 2.3 无接触式电磁耦合器的解析计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 无接触式耦合器的电磁场计算与结构参数优化
• 3.1 引言
• 3.2 无接触式电磁耦合器的有限元计算
• 3.3 无接触式电磁耦合器的结构参数优化
• 3.4 本章小结
• 第4章 无接触式电磁耦合器的动态特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 无接触式电磁耦合器的动态方程
• 4.3 无接触式电磁耦合器的传递函数
• 4.4 无接触式电磁耦合器的动态特性
• 4.5 本章小结
• 第5章 无接触式电磁耦合器的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 无接触式电磁耦合器的静态特性测试
• 5.3 无接触式电磁耦合器的动态特性测试
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢