船用雙氣隙異步盤式磁力聯軸器的有限元分析

     針對“育鯤輪”船用雙氣隙異步盤式磁力聯軸器的使用性能，運用軟件對其進行有限元分析，深受其磁場強度分布、渦電流密度分布和扭矩。用搭建的磁力聯軸器試驗臺對穩態扭矩進行了試驗測量與驗證，仿真分析得出的扭矩與試驗結果符合較好，為磁力聯軸器扭矩的分析提供了理論依據。此外對不同工況下的聯軸器傳動效率進行了對比分析，得出其傳動效率在93以上，為磁力聯軸器在船舶領城的廣泛應用提供確定的理論依據和借鑒。

磁力聯軸器以非接觸連接的方式替代了機械聯軸器物理硬連接，與機械聯軸器相比，磁力聯軸器具有絕 對密封、過載保護和允許軸不對中等優點，降低了安裝過程的對中要求。在石油石化、電力、船舶等行業行業深受較為廣泛的應用。磁力聯軸器按工作原理可分為兩大類：同步式和異步式，同步式磁力聯軸器多用于有密封要求的場合。按結構形式可分為：軸向式和徑向式。異步式(渦流式)永磁聯軸器是通過導電體和永磁體之間相對運動，導電體產生渦電流，渦電流又將感生一個感應磁場并與永磁場相互作用，從而實現轉矩的傳遞。因為主、從動體之間存在相對運動(滑差)，異步式永磁聯軸器通過改變氣隙尺寸來改變輸出軸轉速。以前提出了一種銅盤通過氣隙帶動永磁轉子進行功率傳遞的非接觸傳動技術，磁渦流柔性傳動技術發展很快。本文針對“育鯤輪”船用雙氣隙異步盤式磁力聯軸器的工況，研究的是固定氣隙、小滑差軸向盤式異步磁力聯軸器，對其性能進行了仿真分析和試驗研究。利用有限元軟件，對其進行有限元分析，得出銅環中的磁場分布、電渦流分布以及傳動轉矩值，并對仿真結果進行驗證。為磁力聯軸器在船舶行業的廣泛應用提供確定的理論依據和借鑒。初始狀態下的永磁轉子是靜止的，設置的轉速相當于給永磁轉子一個突變轉速，因此永磁轉子的速度隨時間的變化類似于階躍響應：較開始的一段時間內，轉速從0開始逐漸大的，較后穩定在給定的轉速。有限元仿真時扭矩輸出隨時間的變化趨勢與永磁轉子的速度隨時間的變化趨勢相似。但對于一個平穩運行的雙氣隙異步盤式磁力聯軸器，其扭矩值應該是比較穩定的，故應取穩定的扭矩值作為磁力聯軸器的評價指標。運用軟件對磁力聯軸器的傳動轉矩進行仿真，主要包括以下步驟：(1)建立磁力聯軸器的物理模型；(2)設置求解器，進行網格劃分；(3)施加激勵源和設定邊界條件；(4)設置求解區域；(5)進行求解；(6)后處理查看結果。磁力聯軸器由兩部分組成：一部分是永磁轉子，與負載側相連；另一部分是銅轉子，與驅動側相連；通過銅轉子和永磁轉子之間的氣隙傳遞功率和扭矩。