新型聚磁式永磁涡流耦合器及其电磁特性分析-东南大学学报.PDF

第４８卷第６期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．６ 　 ２０１８年１１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｎｏｖ．２０１８ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１８．０６．０２６ 新型聚磁式永磁涡流耦合器 及其电磁特性分析 陶前程　 林鹤云　 李毅搏　 王克羿　 李　亚 （东南大学电气工程学院，南京２１００９６） 摘要：提出了一种新型聚磁式永磁涡流耦合器（ＦＣＰＭＥＣＣ），通过在永磁转子内设置磁障以减 少漏磁、增强聚磁效应，从而提高永磁体利用率和耦合器的输出转矩．基于等效磁路法（ＭＥＣ）建 立了ＦＣＰＭＥＣＣ的解析模型，在此基础上推导其涡流和电磁转矩表达式，并通过３Ｄ有限元法 （ＦＥＡ）验证了解析模型的准确性．此外，研究了永磁体极数、永磁体厚度、永磁内转子铁芯厚度 和磁障尺寸等参数变化对ＦＣＰＭＥＣＣ转矩提升程度的影响，并总结了不同永磁体厚度下磁障尺 寸参数选取的一般规律．研究表明，所提出的新型聚磁式结构可以显著减小永磁体的漏磁，进而 提高耦合器的输出转矩．与传统内置永磁式涡流耦合器（ＩＰＭＥＣＣ）相比，在永磁体用量相等的 情况下，采用该聚磁式结构可将输出转矩提升１７．１％． 关键词：电磁分析；有限元分析；聚磁效应；等效磁路法；永磁涡流耦合器 中图分类号：ＴＭ３５９．９　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１８）０６１１６４０６ Ａｎｏｖｅｌｆｌｕｘｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｃｏｕｐｌｅｒ ａｎｄｉｔｓｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ ＴａｏＱｉａｎｃｈｅｎｇ　 ＬｉｎＨｅｙｕｎ　 ＬｉＹｉｂｏ　 ＷａｎｇＫｅｙｉ　 ＬｉＹａ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌｆｌｕｘｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｃｏｕｐｌｅｒ（ＦＣＰＭＥＣＣ）ｉｓｐｒｏ ｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｆｌｕｘｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｅｆｆｅｃｔｉｓｅｎｈａｎｃｅｄｂｙｉｎｓｅｒｔｉｎｇｆｌｕｘｂａｒｒｉｅｒｓｉｎｔｈｅＰＭｓｉｄｅｒｏｔｏｒｃｏｒｅ， ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｘｌｅａｋａｇｅ，ｔｈｅｒｅｂｙｐｒｏｍｏｔｉｎｇｔｈｅＰＭｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．ＴｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆＦＣＰＭＥＣＣｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ ｍｅｔｈｏｄ（ＭＥＣ），ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｓｏｆｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄ．Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙ３Ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＥＡ）．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｔｏｒｑｕｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＰＭｎｕｍｂｅｒ，ＰＭｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｉｎｎｅｒ ｒｏｔｏｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｆｌｕｘｂａｒｒｉｅｒｓｉｚｅｓ，ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｒｕｌｅｓｏｆｆｌｕｘｂａｒｒｉｅｒｓｉｚｅｓｓｅｌｅｃ ｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＰＭｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｘｌｅａｋ ａｇｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｎｂ