永磁磁力耦合器结构与特性研究

论文摘要

永磁磁力耦合器是利用主动和从动转子上的永磁体之间相互作用力来实现无接触式传动的一种装置,在一些密封、振动性能等要求较高的场合具有很好的应用前景。然而永磁磁力耦合器作为一种磁力传动机械,其传递转矩的大小与传统机械齿轮、涡轮蜗杆等传动装置相比处于明显的劣势。因此,本文针对永磁磁力耦合器传递转矩较小的缺点,从结构优化等方面出发进行了深入研究。首先,本文采用有限元仿真软件对常见的同心轴式、平行轴式和端面式三种结构永磁磁力耦合器的传动原理及传动性能分别进行了分析,在此基础上,对各自的优缺点作了比较,为进一步设计分析大力矩永磁磁力耦合器提供了指导依据。其次,结合三种传统结构的优缺点,给出了大力矩永磁磁力耦合器的结构,并从理论分析的角度研究了其传动原理和结构特点,分析了其进行大力矩传动的可行性。再次,研究了径向与轴向两种磁路结构的大力矩永磁磁力耦合器,并利用二维有限元计算的方法对径向结构的传动性能进行仿真分析,验证了其传动原理。考虑实际安装固定等方面的因素,设计了轴向磁路的大力矩永磁磁力耦合器的样机结构,并建立了其三维有限元模型对样机性能进行仿真分析,验证样机模型的正确性。最后,研制出轴向结构的样机模型,利用实验的方法对其性能进行了相关的测试研究,并与仿真分析结果作了相关比较,结果表明样机实际性能与仿真特性基本相符。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 永磁磁力耦合器的概述
• 1.2.1 永磁磁力耦合器的研究现状
• 1.2.2 永磁磁力耦合器的应用
• 1.3 永磁磁力耦合器的主要结构类型
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 三种传统结构永磁磁力耦合器性能对比研究
• 2.1 同心轴式永磁磁力耦合器
• 2.1.1 同心轴式永磁磁力耦合器二维有限元模型
• 2.1.2 同心轴式永磁磁力耦合器的矩角特性
• 2.1.3 同心轴式永磁磁力耦合器的磁场分析
• 2.2 平行轴式永磁磁力耦合器
• 2.2.1 平行轴式永磁磁力耦合器二维有限元模型
• 2.2.2 平行轴式永磁磁力耦合器矩角特性
• 2.2.3 平行轴式永磁磁力耦合器传动能力特性
• 2.2.4 平行轴式永磁磁力耦合器的磁场分析
• 2.3 端面式永磁磁力耦合器
• 2.3.1 端面式永磁磁力耦合器三维有限元模型
• 2.3.2 端面式永磁磁力耦合器性能与磁场分析
• 2.4 永磁磁力耦合器传动稳定性研究
• 2.5 不同结构永磁磁力耦合器性能比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 大力矩永磁磁力耦合器原理与参数配合
• 3.1 大力矩永磁磁力耦合器的基本结构
• 3.2 大力矩永磁磁力耦合器传动原理
• 3.3 大力矩永磁磁力耦合器结构设计中参数配合研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 大力矩永磁磁力耦合器传动特性研究
• 4.1 大力矩永磁磁力耦合器的磁路分析与运动传递
• 4.2 径向结构大力矩永磁磁力耦合器的设计及有限元计算
• 4.2.1 径向结构大力矩永磁磁力耦合器设计及有限元模型
• 4.2.2 径向结构大力矩永磁磁力耦合器的特性计算
• 4.2.3 径向结构大力矩永磁磁力耦合器磁场验证与分析
• 4.2.4 主要参数对传动性能的影响
• 4.3 轴向结构大力矩永磁磁力耦合器的模型计算
• 4.3.1 轴向结构大力矩永磁磁力耦合器的结构设计与有限元模型
• 4.3.2 轴向结构大力矩永磁磁力耦合器的特性计算
• 4.3.3 轴向结构大力矩永磁磁力耦合器的磁场分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 轴向结构大力矩永磁磁力耦合器的实验研究
• 5.1 样机模型及实验装置
• 5.2 静转矩特性的测试与分析
• 5.2.1 低速转子静转矩特性的测试与分析
• 5.2.2 高速转子静转矩特性的测试与分析
• 5.3 传动比特性的测试验证
• 5.4 传动平稳性的测试研究
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢