磁力泵磁性聯軸器的磁場分析及性能計算

    磁力泵磁性聯軸器的轉矩和渦流損耗對磁力泵性能有重要影響。假設磁轉子的氣隙遠小于其軸向尺寸，可忽略邊端效應，磁性聯軸器的磁場求解簡化為二維平面磁場。采用軟件，對磁性聯軸器的磁場分布進行了數值模擬，深受磁力線分布圖和隔離套中感應電流密度矢量圖；計算出不同轉角狀態下的轉矩和渦流損耗。分別研究了不同氣隙、內外軛鐵厚度、內外永磁體厚度及磁及數目對轉矩和渦流損耗的影響，以期對磁性聯軸器的設計和應用提供參考。

磁力泵用于輸送具有毒性、腐蝕性、易揮發、易汽化、貴重流體，在石油化工行業的應用越來越多。其中磁性聯軸器是實現無接觸轉矩傳遞從而使泵達到全部無泄漏的關鍵部件。目前我國磁性聯軸器的研究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，但有明顯的不足：過分依賴于有限幾種典型結構的經驗公式和經驗系數；沒有考慮鐵磁材料的非線性，計算精度比較低；基于磁路計算只能給出積分意義下的場量平均值，不能考慮到永磁磁及在不同磁轉角下的工作點，設計具有片面性。用有限元法對影響盤式磁性聯軸器轉矩的各個因素進行了分析，并進行了試驗驗證。隨著CAE技術的不斷應用，已經能夠速度適宜準確地對磁性聯軸器的磁場進行數值模擬，并應用于磁轉矩計算和優化設計。本文在磁性聯軸器磁場數值模擬的基礎上，對磁性聯軸器不同磁轉角下的磁轉矩和渦流損耗進行研究，并對影響轉矩和渦流損耗的各種因素進行分析，使磁性聯軸器的設計準確性深受提高，以期對磁性聯軸器的工程設計提供有益的參考

磁轉子的磁場分布計算是一個非線性的三維問題，磁轉矩傳遞的物理過程主要發生在氣隙中，假設磁轉子的氣隙尺寸遠小于其軸向尺寸，這樣在忽略端部效應的前提下，將磁場分布的三維問題轉化二維問題進行處理。磁轉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。從工程角度看，這也是磁場的邊界線，從而忽略內轉子軛鐵內側和外轉子軛鐵外側的漏磁。

（1）忽略邊端效應，磁力泵磁性聯軸器的場問題簡化為二維平面磁場，用軟件對其建模、屬性定義、網格劃分、邊界定義求解磁性聯軸器的磁場分布的方法可行。

（2）以一磁性聯軸器為例進行數值模擬，對不同參數進行定量分析，深受不同轉角的轉矩和渦流損耗值，結果可信。

（3）分析了氣隙、軛鐵厚度、永磁體厚度及磁及數目對轉矩和渦流損耗的影響，符合工程實際，可指導具體設計。

（4）磁性聯軸器的數值計算方法比起傳統經驗計算更準確、優良，有重要的實際應用價值。