磁力泵磁性联轴器的磁场数值计算.pdf

第42卷第1l期 机 械 工 程 学 报 v01．42No_11 2006年11月 OF Nov． 20O6 CHINESEJOURNALMECHANICALENGINEERING 磁力泵磁性联轴器的磁场数值计算水 孔繁余 陈 刚 曹卫东 孙建季建刚 (江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013) 摘要：磁性联轴器的结构参数、磁场情况关系到传递磁转矩的能力、磁力泵机组的效率和可靠性，因此有必要对 磁性联轴器的内外磁钢转角、磁极数、轭铁厚度、气隙等参数及其构成的磁场进行深入研究。基于磁路设计的基 本原理，采用ANsYs软件，探讨磁力泵磁性联轴器的磁场分布及其磁转矩的影响因素。通过磁场分析、建模， 对其永磁磁场进行数值计算，结合实例计算出内外磁转子不同转角时的磁力线分布及其磁转矩、气隙内磁感应强 度。分别研究在不同磁极、不同轭铁厚度时的磁场分布情况及不同气隙时的转矩值。磁力泵磁性联轴器的磁场数 值计算具有重要的理论和实际应用价值。 关键词：磁性联轴器磁场磁转矩数值计算 中图分类号：TH311 程序提供了丰富的线性和非线性材料的表达方式， O前言 包括各向同性或正交各向异性的线性磁导率，材料 的曰一日曲线和永磁体的退磁曲线。后处理功能允 磁力泵由电动机驱动外磁转子，外磁转子通过 许用户显示磁力线、磁通密度和磁场强度并进行力、 磁力作用带动与叶轮一体的内磁转子旋转，内外磁 力矩和其他参数的计算。 转子之间有隔离套隔开，从而实现了液体无泄漏输 1．2 ANSYS磁场分析 送[1】，也就是说机电能量转换是通过磁性联轴器的 磁场的分析和计算通常归结为求微分方程的 磁场传递的。传递功率的大小与磁性联轴器的磁场 解，即研究在一定边界条件下的定解问题。ANSYS 有关，而磁场又与一系列构成磁转子的几何尺寸和 磁场分析主要包括以下四个方面。 所用材料的物理参数有关。目前已经有了一些基于 (11定义物理环境，包括坐标系选用、单位制 磁路概念的磁路设计计算方法【2圳，在一定范围内可 以满足设计需要，但有明显的不足：①要依赖于有 料特性定义等。材料特性对于导磁材料为其B—日 限几种典型结构的经验系数和经验公式，离开这 曲线，对于非导磁材料为其磁导率，对于永磁材料 些结构所覆盖的范围就会导致很大的偏差，很难 需要说明其退磁B～H曲线和矫顽力等。 仔细考虑铁磁材料的非线性，所以计算精度比较低。 (2)几何建模，然后对求解区域用选定的单元 ②基于磁路计算只能给出积分意义下的场量平均 进行划分，并对划分的单元赋予特性和进行编号。 值，这意味着不能掌握永磁磁极在不同转角口下各 单元划分的疏密程度根据具体情况而定，也就是在 局部的工作点，设计具有盲目性。 电磁场变化大的区域划分较密，而在变化不大的区 这里用数值计算方法算出由给定结构尺寸和 域可划分得稀疏些。赋予单元特性就是给不同区域 材料构成的磁转子在不同口值下的每一局部的磁场 的单元量赋予物理参量。 值及磁转子的矩角特性，使磁力泵磁性联轴器设计 (3)施加边界条件和载荷。永磁场的施加要通 具有可预见性。 过设置局部坐标系来表明磁极的磁化方向。