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磁性联轴器传递扭矩的有限元分析

 
磁性联轴器传递扭矩的有限元分析
 
 
 
本文采用ANSYS软件对磁性联轴器的传递扭矩能力进行有限元分析。磁性联轴器的有限元分析通常简化为二维模型来分析,但是由于圆盘式磁性联轴器的结构较为特殊,不易简化为二维,并且三维分析比二维分析更加准确,因此本文建立三维的有限元模型来进行分析。由于要分析磁性联轴器的结构尺寸对其传递扭矩的影响,因此要建立不同结构尺寸的三维模型。
一、基本假设
(1)忽略端部效应的影响。
(2)磁性联轴器内外厄铁处不发生磁饱和。
(3)内外磁转子均充磁至饱和且沿轴向均匀磁化。
(4)由于隔离套磁导率与空气磁导率相近,因此建模时将隔离套等效为气隙。
(5)永磁体产生的磁场强度在一定范围内衰减到0,这个范围是高度小于3倍的两磁转子平均距离,直径小于3倍的磁转子平均直径的圆柱内。
二、有限元模型
进行有限元分析,首先要建立有限元模型。图3-2和图3-3分别是6级圆盘式磁性联轴器的物理模型和有限元模型。
 
 磁性联轴器传递扭矩  
 
a)永磁体模型b)带空气整体模型
 

磁性联轴器传递扭矩有限元 磁性联轴器

 
 
三、有限元求解结果
 
通过Ansys进行有限元分析来确定磁性联轴器能够产生的传递扭矩。传递扭矩是磁性联轴器的一个相当重要的参数,它发生在内、外磁转子错开/2α(其中/磁极数)的时刻。因此在0360α=/2α的时刻建立磁性联轴器的三维物理模型。通过求解并查看General Postprocessor,可以显示磁感应强度B分布图,如图3-4所示。磁场强度H分布图,如图3-5所示。最后,利用后处理命令求出磁性联轴器所传递的扭矩Tmax。
 
磁性联轴器传递扭矩技术支持
磁性联轴器相关指南
 
a)磁感应强度节点分布 b)磁感应强度矢量分布
 


磁性联轴器传递扭矩有偿研究
 
 
 
 磁性联轴器传递扭矩技术概念
 
a)磁场强度节点分布b)磁场强度矢量分布
 

 
 
由图3-4和图3-5可以看出,磁性联轴器的磁场分布是周期性变化的。当磁性联轴器转过一定角度时,每对磁极不仅自身形成磁场回路,还与相邻的磁极构成回路,但主要是每一对磁极的磁场自行封闭,相邻磁极作用较小。另外还可以看出在模型端部有磁泄漏,因此磁场强度可能比实际给定值小,计算出的扭矩比理论计算的传递扭矩值小。通过ANSYS软件的命令流编写程序可以方便的建立不同结构参数的有限元模型进行分析,即可以对磁性联轴器的磁极数、磁环厚度、磁环半径、气隙大小等参数进行优化,最后可以在后处理中方便的求出对应参数下的传递扭矩。磁性联轴器的有限元分析结果和理论计算结果将在下一节的实验分析中进行对比介绍。http://www.zgyqcp.cn 
 

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