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永磁磁力耦合器损耗的计算与分析

作 者: 张宏刚
导 师: 寇尊权
学 校: 吉林大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 永磁磁力耦合器 涡流 损耗 扭矩 轴向力
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 371次
引 用: 5次
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内容摘要


本文首先简述了永磁磁力耦合器及其发展状况、发展趋势。介绍了永磁磁力耦合器的结构、工作原理、磁力联轴器的分类。并将永磁磁力耦合器同液力耦合器及变频调速器作比较。本文根据永磁磁力耦合器具有的导体铜盘、永磁体的典型结构以及工作原理,依据广泛用于具有类似结构的永磁电机的线性层级分析方法,建立永磁磁力耦合器的简化模型。该模型中只有一个磁钢盘,两层导体铜盘,磁钢盘具有十六个磁极。利用模型推导出的公式计算了涡流密度,磁体处的磁感应强度,借助磁体处的磁感应强度与各层的级联关系,计算出其余层的磁感应强度。同时,还利用ANSYS的电磁场分析模块建立永磁磁力耦合器的模型,分析永磁磁力耦合器中涡流、磁场强度、磁感应强度等场量的分布,并计算涡流导致的损耗功率。利用有限元方法计算分析了永磁体的温度分布,并计算了导热和强制对流散热的效率。最后,计算分析了涡流产生使的扭矩轴向力。通过本文的计算与分析,揭示了永磁磁力耦合器的损耗、扭矩、轴向斥力与转速之间的相互关系,即在转速提高的过程中,轴向斥力不断增大,损耗功率逐渐增加,扭矩则由于轴向合力的变化呈现先增大后减小的趋势。表明了永磁磁力耦合器能够解决随着转速增加,所需扭矩与损耗增大的矛盾。

全文目录


提要  4-8
第1章 绪论  8-11
  1.1 永磁磁力耦合器综述  8
  1.2 永磁磁力耦合器的发展状况及趋势  8-10
  1.3 本文研究的内容  10-11
第2章 永磁磁力耦合器简介  11-24
  2.1 永磁磁力耦合器的结构  11-12
  2.2 永磁磁力耦合器的工作原理  12-13
  2.3 永磁磁力耦合器的特点  13-14
  2.4 永磁磁力耦合器与其它类型联轴器的比较  14-16
    2.4.1 联轴器的分类  14-15
    2.4.2 永磁磁力耦合器与液力耦合器的比较  15
    2.4.3 永磁磁力耦合器与变频调速耦合器的比较  15-16
    2.4.4 永磁联轴器的分类  16
  2.5 永磁磁力耦合器的型号  16-22
  2.6 永磁材料  22-23
  2.7 本章小结  23-24
第3章 涡流及其损耗  24-52
  3.1 涡流产生的原因  24
  3.2 永磁磁力耦合器的数学模型  24-25
    3.2.1 关于模型的假设  24-25
    3.2.2 耦合器模型  25
  3.3 涡流的数学表达式及计算  25-29
  3.4 磁体层的磁感应强度计算  29-32
  3.5 损耗功率的计算  32-35
  3.6 利用有限元法分析磁力耦合器  35-51
    3.6.1 电磁场数值分析法的原理  35-41
    3.6.2 电磁场分析用软件  41-42
    3.6.3 ANSYS 电磁场分析原理及耦合器的分析过程  42-51
  3.7 本章小结  51-52
第4章 永磁磁力耦合器的热分析  52-73
  4.1 永磁磁力耦合器进行热分析的意义  52
  4.2 导热相关理论  52-58
    4.2.1 导热的基本定律  52-53
    4.2.2 导热微分方程  53-55
    4.2.3 导热微分方程的定解条件  55-57
    4.2.4 导热问题的分类及其求解方法  57-58
  4.3 永磁体温度分布的有限元分析  58-69
    4.3.1 圆柱坐标下三维温度场的边值问题  58-62
    4.3.2 三维温度场的有限元计算格式  62-65
    4.3.3 边界条件的处理  65-69
  4.4 永磁体与背面钢架之间的热传导  69-70
  4.5 永磁体与空气之间的强制对流换热  70-72
  4.6 本章小结  72-73
第5章 扭矩轴向力计算分析  73-79
  5.1 永磁磁力耦合器扭矩和轴向力的计算  73-76
  5.2 永磁磁力耦合器的传动效率  76-77
  5.3 本章小结  77-79
第6章 结论及展望  79-81
参考文献  81-85
附录  85-86
摘要  86-88
ABSTRACT  88-91
致谢  91

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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