可调速同轴式异步磁力联轴器轴向力计算

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翻新时间：2023-05-26

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可调速同轴式异步磁力联轴器轴向力计算

摘要：提出了一种可调速同轴式异步磁力联轴器，采用自动调速装置，可以精确调节联轴器外转子轴向移动的长度，改变内外转子间气隙磁场强度。应用等效磁荷理论，建立轴向力的数学模型。

关键词：磁力联轴器；调速；轴向力；等效磁荷理论

1 可调速磁力联轴器工作原理

可调速异步磁力联轴器运行时依靠外转子中的永磁体、内转子中铜条以及工作气隙完成机械能与磁场能之间的转化，其中外转子中的永磁体为内转子转动提供稳定的旋转磁场，是整个机构中的励磁源，如图1.1所示。可调速异步磁力联轴器工作时，其外转子中永磁体与内转子中铜条会产生轴向力，这就会对本机构的动力学理论分析产生一定的影响。

①内转子总成 ②外转子总成 ③调速装置总成

图1.1 可调速同轴式异步磁力联轴器

2 数学建模

在对可调速同轴式异步磁力联轴器的轴向力进行数学建模之前，需作以下假设：

（1）可调速异步磁力联轴器的外转子进行轴向进给运动中，内转子中的铜条不会产生感应电流，因此可以将内转子中的铜条和轭铁都等效为轭铁；

（2）外转子中的永磁体与内转子中被磁化的轭铁之间磁场的作用力可以看作分布在永磁体与轭铁表面上的磁荷间相互作用的结果。

3 轴向力理论推导

式中，r2为外转子永磁体的内径；r4为内转子永磁体的内径。

按照内外转子间永磁体内―外、外―内表面磁荷间轴向力为正，内―内、外―外表面磁荷间轴向力为负，则根据式（1.7）、（1.8）得到可调速异步磁力联轴器内外转子间总的轴向力Fa为

（1.9）

4 小结

本文针对静态调速过程中磁力联轴器内外转子间产生的轴向力进行了研究，建立轴向力数学模型，应用等效磁荷理论及电磁学相关理论得到静态调速下外转子进行轴向进给运动时轴向力的数学表达式，对可调速同轴式异步磁力联轴器的研究与发展提供一定的参考价值。