濕式磁力聯軸器傳動特性

磁力聯軸器是磁力泵的核心部件。高速磁力泵由電機驅動磁力聯軸器的外磁轉子轉動，通過磁力作用帶動內磁轉子運轉，隔離套隔開內外磁轉子，從而實現了轉矩的無接觸傳遞。隔離套的設計使機械動密封變為靜密封，提高了機械運轉的可靠性，做到了無泄漏。在石油化工、航天、食品、醫藥、電鍍等對密封性要求較高行業中，磁力聯軸器的使用避免了泄漏的發生。一方面提高了原料運輸的利用效率，另一方面有效控制了有毒、有害、易燃易爆等化學介質的泄露對環境造成的污染，提高了生產過程的安全性。同時，磁力聯軸器具有結構簡單、過載保護、減少振動等技術優勢，提高了系統運行的可靠性和使用壽命，具有一定的實用經濟價值。

磁力聯軸器的磁場分布、能夠傳遞的轉矩大小是磁力聯軸器結構設計的重要目標，當隔離套為金屬材質時，隔離套切割交變磁場產生渦流損失，減弱磁場并消耗功率。磁力聯軸器的多場耦合涉及溫度場、磁場、流場等多重學科的交叉研究，工作復雜且工作量較大，該方面的研究理論發展仍不充分，但大量的學者進行了研究基于線性釹鐵硼永磁體的磁滯模型的溫度作用，提出一種電磁熱流耦合模型來分析永磁同步電機的電磁和熱性能；采用二維瞬態有限元法研究了銅損、鐵損、磁渦流損耗等電磁損耗，計算出電磁功率損失為熱流場的主要來源，根據溫度分布對材料的性能進行了新的評估；提出了一種將熱網絡模型與有限元法相結合的電磁熱耦合方法來研究雙凸極永磁雙轉子電機，并與傳統的有限元分析方法、試驗等進行了分析對比

這些研究建立了磁性聯軸器磁場、轉矩計算的的基本理論框架，分析了影響渦流損失的因素，提出了各種關于磁力聯軸器多場耦合的方法，并進行了一部分傳統的性能測試試驗，為磁力聯軸器的研究提供了豐富的研究背景，并取得了一定的成果。但也存在一些需要繼續創新研究的地方：(1)缺乏磁力聯軸器“濕”態傳動特性的試驗研究。(2)磁力聯軸器的磁場、扭矩設計時過分依賴幾種典型結構的經驗公式，缺乏對經驗公式可靠性的驗證。(3)缺乏對圓筒式磁力聯軸器磁場、溫度場及流場的計算分析，對圓筒式磁力聯軸器隔離套及冷卻系統的優化設計研究較少。1.3主要研究內容本課題依托濕式磁力傳動試驗臺，研究磁力聯軸器的傳動性能。

在磁力聯軸器沒有運轉的初始狀態，內外磁轉子在相互的磁力作用下由一一對應，主要為徑向作用力；在電機驅動的瞬間，內磁轉子軸承受工作件負載，趨向于保留原有位置，此時外磁轉子與內磁轉子由于磁力作用錯開一定的相位角，稱為磁轉角由于錯開一定位置，外磁轉子與內磁轉子有相互排斥吸引力，帶動工作件一起運轉，實現了扭矩的傳遞。在一定負載的阻力矩下，有錯開磁轉子產生的磁力矩與其平衡，內外磁轉子的相對位置成一定角度并保持不變，內外磁轉子同步旋轉；當負載減小，磁力矩比阻力矩大，此時，磁力聯軸器會自動調整，減小磁轉角，使磁力矩與阻力矩再次達到平衡；同理，負載變大時相位角也會變大，當負載變大到超過磁力矩時，磁力聯軸器內外磁轉子會產生滑脫的現象，并產生較大的熱量、振動等導致轉軸等機件發生破壞。因此，磁力聯軸器對于扭矩的傳遞有良好的自適應性。