永磁調(diào)速器磁路設(shè)計(jì)與建模分析技術(shù)的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、永磁調(diào)速器(Adjustable Permanent Magnetic Coupler, APMC)是通過(guò)調(diào)節(jié)氣隙長(zhǎng)度控制輸出轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩的一種全新理念的調(diào)速節(jié)能設(shè)備,采用了純機(jī)械式結(jié)構(gòu),利用磁場(chǎng)間的作用力傳遞轉(zhuǎn)矩,實(shí)現(xiàn)了非接觸傳遞能量,已成為永磁傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。相比傳統(tǒng)的變頻調(diào)速技術(shù),永磁調(diào)速器具有維護(hù)方便、容忍對(duì)中誤差、減小振動(dòng)傳遞、避免產(chǎn)生電力諧波污染以及電磁干擾等諸多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成功應(yīng)用于電力、石油化工等行業(yè)中。但是永

2、磁調(diào)速器的應(yīng)用還遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到成熟階段,有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究和完善。為此,本文對(duì)永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)、磁路以及建模分析技術(shù)進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究,這些研究工作對(duì)永磁調(diào)速器的產(chǎn)品化有著重要意義。
  本文詳細(xì)地描述了永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)與工作原理,闡述了該設(shè)備的創(chuàng)新節(jié)能理念;基于永磁調(diào)速器的全新磁路原理,在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)展設(shè)計(jì),嘗試了不同的結(jié)構(gòu)形式以及氣隙調(diào)節(jié)裝置,豐富了永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
  二維線性層法建模過(guò)于

3、復(fù)雜、繁瑣,所建立的解析模型不能深入系統(tǒng)地反映設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)永磁調(diào)速器性能的影響,針對(duì)這一關(guān)鍵問(wèn)題,本文在查閱了大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,基于分離變量法建立了永磁調(diào)速器的解析模型;討論了永磁調(diào)速器中導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的兩種設(shè)計(jì)方案,即單層/多層結(jié)構(gòu),通過(guò)應(yīng)用解析模型進(jìn)行數(shù)值對(duì)比分析,確定了多層結(jié)構(gòu)在提高傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩方面的優(yōu)越性;同時(shí)利用ANSYS軟件對(duì)永磁調(diào)速器進(jìn)行了二維仿真分析,仿真結(jié)果證明了所建立解析模型的有效性;最后應(yīng)用永磁調(diào)速器的解析模型進(jìn)行了參數(shù)的

4、優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的最優(yōu)化配置。
  永磁調(diào)速器的數(shù)值分析主要采用二維有限元方法進(jìn)行近似分析,分析結(jié)果的精度不高,針對(duì)這~問(wèn)題,本文在查閱了大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,基于三維有限元法建立了永磁調(diào)速器的電磁場(chǎng)仿真模型;首先通過(guò)靜態(tài)分析,研究了靜態(tài)時(shí)永磁調(diào)速器中磁場(chǎng)的分布規(guī)律,為接下來(lái)動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)的分析打下基礎(chǔ);然后重點(diǎn)對(duì)永磁調(diào)速器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真分析,研究了渦流場(chǎng)、耦合磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)間耦合力的分布規(guī)律,探索了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)渦流、渦流損耗以及傳動(dòng)

5、轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。
  在理論研究的基礎(chǔ)上,建造了一臺(tái)小功率永磁調(diào)速器,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文理論研究的正確性。
  針對(duì)渦流回路的路徑不規(guī)范,回路中的雜散電流較多等問(wèn)題,本文對(duì)永磁調(diào)速器現(xiàn)有的磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),著重論述了一種含有開(kāi)槽導(dǎo)體盤的磁路結(jié)構(gòu);利用ANSYS軟件對(duì)該磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維仿真分析,仿真結(jié)果證明了開(kāi)槽磁路結(jié)構(gòu)在提高傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩方面的優(yōu)越性;然后利用ANSYS軟件對(duì)該磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行三

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