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恶劣工况下如何实现电机低负荷启动和满负荷运行即软启动成为拖动技术的重要研究课题。本文提出一种新型可调速同轴式异步磁力联轴器的整体设计方案,这套装置不仅具有异步磁力联轴器可以输送高温介质这一优点,而且可以实现电机的软启动,有效解决电机负载启动时电机发热及失效问题,实现负载波动以及不同负载下的高效率传动,拓展磁力联轴器的应用范围。
新型可调速同轴式异步磁力联轴器的整体设计主要分为主体结构设计和操纵机构设计两部分,通过在联轴器主动轴上设计一个操纵机构使外转子沿着轴向往复移动来改变内外转子之间气隙接触面积实现磁力联轴器的可调速。对联轴器的主体结构材料进行了选择,内转子采用深槽鼠笼结构,初步确定联轴器各结构参数的取值范围。通过机构选型和组合,对联轴器操纵机构进行了设计,并提出相应的结构设计原则,为可调速同轴式异步磁力联轴器整体设计提供基础。
根据磁路原理和联轴器工作模式,运用等效磁路法对磁力联轴器的主磁路、漏磁路、漏磁系数进行分析。通过一定的假设条件,建立联轴器磁场求解模型,推导了瞬态下联轴器内部磁场、电磁转矩、内转子鼠笼感应电流、功率损耗的解析表达式,了解了磁力联轴器工作原理及性能。使用电磁场有限元分析软件对磁力联轴器的主体结构进行优化设计,结果表明:气隙过大会降低输出扭矩值;在一定范围内永磁体厚度越大输出扭矩越大,当永磁体厚度增加到一定程度时,输出扭矩值增加变慢直至不增反降;在一定范围内,加大内转子槽的深度,输出扭矩变大。得出一组较优的结构参数保证磁力联轴器结构紧凑且输出扭矩达到一定的要求。建立联轴器三维模型对可调速同轴式异步磁力联轴器进行静态和瞬态仿真分析,得出了瞬态下磁力联轴器内部磁感应强度和内转子鼠笼感应电流分布状况。通过调节操纵机构,得出磁力联轴器的输出扭矩、功率损耗随时间的变化曲线,分析结果表明:电机输出功率不变时,转差率越大,鼠笼感应电流值也越大;外转子越远离内转子,输出扭矩与功率损耗值越小,达到输出速度的可调性。分析结果为此类磁力联轴器的进一步研究提供基础。