[發明專利]一種永磁耦合器內部復合磁場估算方法

有效

• 申請號: 201910686938.6
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110412489B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 劉巍;羅唯奇;程習康;劉思彤;張洋;逯永康;邸宏圖;賈振元
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01R33/10
• 分類號: G01R33/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發明一種永磁耦合器內部復合磁場估算方法屬于永磁耦合技術領域，涉及一種永磁耦合器內部復合磁場估算方法。該方法基于有限測點測量，對永磁耦合器內復合磁場全場狀態進行擬合估算。利用永磁耦合器內部復合磁場分布的周期性及對稱性，確定了有效磁場范圍內任意位置與其對應的對稱位置在極坐標系中的極坐標對稱轉換關系。結合有限測點的測量數據，對磁場強度進行雙向擬合估算，對永磁體內部復合磁場分布進行周向擬合及徑向估算。最后通過任取磁場內多點測量，驗證估算結果。該方法無需借助專業軟件進行繁雜的有限元仿真，即可對全場磁感應強度進行估算，在工程應用中具有較好的實用性，操作方便，計算簡單。

技術領域

本發明屬于永磁耦合技術領域，涉及一種永磁耦合器內部復合磁場估算方法。

背景技術

石油、化工、煤炭、電力等產業中大型工程機械裝備的快速發展對大功率裝備的傳動技術提出了越來越嚴苛的要求，永磁耦合器憑借其節能效果、環境適應性、自適應調節、無級調速、過載保護等特點，在大型裝備傳動中獲得了廣泛應用。利用電磁感應原理傳動的永磁耦合器的內部復合磁場狀態對其輸出轉矩轉速的預測與控制至關重要。現階段針對永磁耦合器內部復合磁場的估算手段局限于有限元仿真，有限元仿真結果會因預設參數的微小變動而產生較大的變化，同時，有限元仿真無法模擬實際工況中各類復雜擾動因素，仿真結果也因缺乏實測數據支撐而具有較低的可靠性。基于實測數據的永磁耦合器內部復合磁場分布的高可靠性估算對永磁耦合器的設計及應用具有極其重要的指導意義。

針對基于實測數據的永磁耦合器內部復合磁場分布的估算，中國科學院電工研究所的李萬杰等人于2018年在《機械傳動》第42卷第10期發表了文章《異步軸向磁力耦合器高轉速下傳輸特性分析及試驗研究》，針對10KW的永磁耦合器進行研究，以將霍爾探頭伸入永磁耦合器的銅盤與永磁體盤間的氣隙中的方式，測量內部單點的磁感應強度，并將測量結果與有限元仿真結果進行對比。文中只測量了單點的磁場，且只比較了仿真結果和平均半徑處的測量結果的峰值，但永磁耦合器內部磁場并非均勻分布，以單點測量測量峰值為依托的仿真結果無法準確的表征全場。因此提供一種能準確表征的永磁耦合器內部復合磁場的全場估算方法十分必要。

發明內容

本發明為了彌補現有技術的缺陷，發明了一種永磁耦合器內部復合磁場估算方法。其目的是基于有限測點測量，對永磁耦合器內復合磁場全場狀態進行估算，以此為永磁耦合器的設計及運行狀態監測提供支撐。該方法利用永磁耦合器內部復合磁場分布的周期性及連續性，以有限測點的測量數據為依托，無需借助專業軟件進行繁雜的有限元仿真即可對全場磁感應強度進行估算。該方法在工程應用中具有較好的實用性，操作方便，計算簡單。

本發明采用的技術方案是一種永磁耦合器內部復合磁場估算方法，其特征是，該方法利用永磁耦合器內部復合磁場分布的周期性及連續性，結合有限測點的測量數據，對永磁體內部復合磁場進行周向擬合及徑向估算，以有限點測量實現全場磁感應強度的估算；估算方法的具體步驟如下：

第一步、確定永磁耦合器的關鍵參數，搭建永磁耦合器實驗平臺。

首先確定永磁耦合器的關鍵參數：銅盤2的內徑r₁、外徑R₁，永磁體4長度為l，永磁體放置盤5上永磁體4的數量2p，因永磁耦合器的永磁體4需N極、S極交替排列，故磁體數目為偶數；

參數確定后搭建永磁耦合器實驗平臺，將裝有輸出軸9和輸入軸12的輸出軸承座8和輸入軸承座15通過軸承座固定螺釘11固定到軸承座底座13上；

將銅盤2安裝在銅盤安裝盤1上，同時將永磁體4裝入永磁體放置盤5中，用永磁體蓋板3蓋緊固定；分別將銅盤安裝盤1和永磁體放置盤5通過固定螺釘16安裝在輸入軸12和輸出軸9上；通過調節兩個軸承座底座13間的距離，調節銅盤2和永磁體放置盤5的氣隙至合適位置，并用軸承座底座固定螺釘14固定；至此，永磁耦合器內部復合磁場全場測量估算實驗系統的搭建工作完成；

第二步、安裝測量探頭，建立極坐標系，布置測點，確定對稱關系方程。