結構參數對簡形磁力聯軸器磁轉矩的影響

  在假設磁轉子的氣隙遠小于其軸向尺寸的情況下可忽略其邊端效應，將磁力聯軸器的磁場求解簡化為二維平面磁場。借助ANSYS軟件對磁力聯軸器的磁場分布進行數值模擬，深受了不同磁轉角下的磁力線分布和磁感應強度分布，并計算出對應的磁轉矩，分析了內外磁體厚度、內外軛鐵厚度、氣隙及磁及數目對磁轉矩的影響，以期對磁力聯軸器的設計和應用提供有益參考。磁力泵用于輸送具有毒性、腐蝕性、易燃、易爆、不常見貴重的流體介質，在石油化工行業的應用越來越多，磁力聯軸器可實現無接觸轉矩傳遞，是泵達到全部無泄漏的關鍵部件。

   現階段國內磁力聯軸器的設計主要是基于磁路理論和經驗數據進行的，在確定范圍內可以滿足設計要求，同時存在著明顯不足：經驗公式和經驗系數依賴于有限幾種典型結構，通用性不強；忽略了永磁材料的非線性，計算精度較低；基于磁路計算只能給出積分意義下的場量平均值，而不是基于永磁體磁及在不同磁轉角下的工作點，設計具有片面性。磁力聯軸器的磁場分布計算是一個非線性的三維問題，磁轉矩能 量傳遞的物理過程主要在氣隙中進行，氣隙尺寸又遠小于其軸向尺寸，在忽略端部效應的前提下，可將磁場分布的三維問題轉化為二維問題進行處理；磁子的內外軛鐵均為導磁體，且足夠厚，在軛鐵處不發生磁飽和；聯軸器軛鐵厚度一般與磁體厚度相近，通常軛鐵厚度稍大于磁體厚度，以便與磁體共同構成磁通回路。不同軛鐵厚度下對應的磁轉矩變化情況，隨著軛鐵厚度的變加，磁阻減小，氣隙磁密變大，傳遞的轉矩變大，當軛鐵厚度變加到確定值以后，再變加軛鐵厚度，磁轉矩不再變大，反而過重的軛鐵使旋轉部件的轉動慣量變大，因而，軛鐵的厚度不宜過厚。在軛鐵不發生磁飽和的情況下，軛鐵厚度也可以比磁體厚度小，具體設計時可根據實際情況確定其尺寸。氣隙越小，聚磁能力越高，漏磁相對減小，傳遞的磁轉矩就越大：相反，氣隙越大，磁阻越大，消耗在磁體和氣隙中的漏磁越大，其傳遞轉矩的能力也就越弱。在確定范圍內減小氣隙可相應提高磁體的利用率，但是，氣隙大小受到隔離套厚度、內外磁體與隔離套間的間隙、裝配時的同軸度以及內外轉子運行時的振動情況等因素的制約，因此，應綜合考慮各方面的因素選取氣隙尺寸。忽略邊端效應，將磁力聯軸器的場問題簡化為二維平面磁場，采用有限元分析軟件對磁力聯軸器進行建模、屬性定義、網格劃分、添加邊界條件并求解得出其磁場分布的方法可行。