混合式永磁聯(lián)軸器傳動轉(zhuǎn)矩計算及傳動特性研究

基于目前常用的兩種永磁聯(lián)軸器：鼠籠式聯(lián)軸器和盤式聯(lián)軸器，提出了混合式永磁聯(lián)軸器，這種新型聯(lián)軸器具有軸向、徑向力處于相對平衡的特點，能夠解決傳統(tǒng)鼠籠式磁力聯(lián)軸器的徑向不穩(wěn)定和盤式磁力聯(lián)軸器的軸向不穩(wěn)定性，降低材料的剛度和強度要求以及安裝成本。基于磁荷庫倫定律，建立數(shù)學模型，對其傳動轉(zhuǎn)矩進行數(shù)值求解，并通過仿真實驗方法對該轉(zhuǎn)矩計算公式進行驗證，探索該聯(lián)軸器的傳動特性。利用MATLAB對實驗數(shù)據(jù)進行處理，對公式進行改進，使轉(zhuǎn)矩計算公式包含永磁體所有的結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠應用于工程設計的轉(zhuǎn)矩計算公式。

近年來，永磁聯(lián)軸器發(fā)展，基于它具有非接觸動力傳遞、減小振動、無摩擦、允許主從動軸不對中等特|，而且具有輸出速度可調(diào)、節(jié)能環(huán)保、實現(xiàn)電動機過載保護及軟啟動等功能，已廣泛應用于礦山機械，流體傳動，以及一般的機械傳動。目前應用比較廣泛的兩種永磁聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)主要是鼠籠式永磁聯(lián)軸器和盤式永磁聯(lián)軸器。但是鼠籠式永磁聯(lián)軸器對徑向的振動穩(wěn)定f生要求高，這就需要對材料經(jīng)行的處理以此來提高材料的剛度和強度；盤式永磁聯(lián)軸器會產(chǎn)生很大的軸向力?；谶@些覘，混合式永磁聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)提出了混合式永磁聯(lián)軸器既能克服盤式永磁聯(lián)軸器的軸向不穩(wěn)定性，又能克服鼠籠式永磁聯(lián)軸器的徑向不穩(wěn)定性，具有很高的穩(wěn)定性，能夠應用于振動隔離，擾性連接，尤其是應用于磁懸浮。

混合式永磁聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)是對兩種傳統(tǒng)的永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的綜合。鼠籠式的永磁聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)在沿軸向方向是不受磁場力，沿半徑方向上處于磁場力的平衡，但是由于內(nèi)轉(zhuǎn)子自重產(chǎn)生彎矩，振動大，徑向穩(wěn)定性差，在高速運轉(zhuǎn)時對材料的剛度和強度要求很高，因此這種聯(lián)軸器軸向尺寸不宜過長；盤式永磁聯(lián)軸器，在徑向方向上受力平衡，但是在沿軸向方向受到磁場的附加作用力[5-7]。需要安裝軸承，變加了安裝成本?；趦煞N結(jié)構(gòu)的缺點，Jean—PaulYONNET提出新的結(jié)構(gòu)lll，如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)具有軸向力，徑向力處于相對平衡的特，能夠解決傳統(tǒng)鼠籠式磁力聯(lián)軸器的徑向不穩(wěn)定和盤式磁力聯(lián)軸器的軸向不穩(wěn)定性，降低材料的剛度和強度要求以及安裝成本根據(jù)永磁體的充磁方向不同，新型的永磁聯(lián)軸器主要可以考慮兩種充磁搭配方法[1]，均可以使其結(jié)構(gòu)滿足各向平衡的要求。

根據(jù)混合式永磁聯(lián)軸器的工作原理，其整體結(jié)構(gòu)設計，混合式永磁聯(lián)軸器主要包含如下零件：1、輸出端蓋；2、內(nèi)轉(zhuǎn)子端蓋；3、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體；4、內(nèi)轉(zhuǎn)子端蓋連接螺釘；5、外轉(zhuǎn)子圓筒6、輸入端蓋；7、外轉(zhuǎn)子永磁體；8、外轉(zhuǎn)子端蓋；以及其他連接螺栓組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體由端蓋和螺釘夾緊，端蓋內(nèi)圓柱面與永磁體圓柱面緊密結(jié)合，通過摩擦力將動力傳遞到永磁體匕。外轉(zhuǎn)子上的永磁體安在圓筒兩端，并通過端蓋壓緊永磁體，通過摩擦傳遞動力，如果傳遞的動力較大，可以加粘強 力膠。其中紅色帶箭頭線表示磁回路

當對不同磁及對數(shù)下的傳遞轉(zhuǎn)矩分析，可知當磁及對數(shù)取12時，該永磁聯(lián)軸器可傳遞較大力矩，其主要原因是當磁及對數(shù)較少時氣隙磁密度沒有達到飽和狀態(tài)，當磁及對數(shù)變加到數(shù)目時，氣隙磁密度達到飽和或過飽和，此時漏磁的變加速率快于磁密變加的速率，從而出現(xiàn)傳動轉(zhuǎn)矩下降的趨勢㈣。軸向、徑向間隙應當越小越好，考慮到裝配和變形的情況，應適當?shù)倪x??；傳遞轉(zhuǎn)矩隨著磁體厚度變加呈現(xiàn)先變加后趨于穩(wěn)定的變化。此外還可以知道傳動轉(zhuǎn)矩達到穩(wěn)定時對應的永磁體厚度隨著磁及對數(shù)的變加而減小。這主要是由于磁及對數(shù)越多磁場飽和程度大，磁體厚度很小的情況下氣隙磁場就可以達!II~,III和。所以，變加磁及對數(shù)，可以減小永磁體的厚度，直接減小的永磁體體積