[發(fā)明專利]一種永磁磁力耦合器熱源損耗計(jì)算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010735212.X | 申請日： | 2020-07-28 |
| 公開（公告）號： | CN111859694B | 公開（公告）日： | 2022-09-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉巍;程習(xí)康;譚子亮;劉思彤;羅唯奇;周志龍;周孟德;梁冰 | 申請（專利權(quán)）人： | 大連理工大學(xué) |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14 |
| 代理公司： | 大連理工大學(xué)專利中心 21200 | 代理人： | 關(guān)慧貞 |
| 地址： | 116024 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 永磁 磁力 耦合器 熱源 損耗 計(jì)算方法 | ||
1.一種永磁磁力耦合器熱源損耗計(jì)算方法，其特征是，該方法首先根據(jù)組成永磁磁力耦合器各零部件的幾何尺寸得到各零部件的磁阻，兼顧永磁磁力耦合器的電磁場特性，得到永磁磁力耦合器的等效磁路模型；根據(jù)基爾霍夫定律，得到穿過導(dǎo)體銅盤的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度；考慮磁場強(qiáng)度分布的不均勻性和損耗形式的多樣性，采用修正系數(shù)修正了計(jì)算公式，得到永磁磁力耦合器的熱源損耗；計(jì)算方法的具體步驟如下：
第一步、建立永磁磁力耦合器各零部件的等效磁路模型
永磁磁力耦合器由導(dǎo)體銅盤背鐵(1)、導(dǎo)體銅盤(2)、永磁體盤(3)、永磁體(4)及永磁體盤背鐵(5)組成，根據(jù)各組成零部件的幾何結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算出對應(yīng)于各零部件的磁阻；
首先依據(jù)永磁體(4)的寬度wpm、永磁體(4)的厚度lpm、永磁體(4)中心相鄰間距τp、永磁體(4)相鄰間距τm、真空磁導(dǎo)率μ0及永磁體(4)的相對磁導(dǎo)率μpm，計(jì)算出永磁體(4)主磁阻Rpm為：
由永磁體(4)的寬度wpm、導(dǎo)體銅盤(2)的厚度lcs、相鄰氣隙厚度la、永磁體(4)中心相鄰間距τp、永磁體(4)相鄰間距τm、真空磁導(dǎo)率μ0、導(dǎo)體銅盤(2)的相對磁導(dǎo)率μcs及氣體相對磁導(dǎo)率μa，計(jì)算出導(dǎo)體銅盤(2)主磁阻Rcs為：
由永磁體(4)的寬度wpm、導(dǎo)體銅盤背鐵(1)的厚度lb1、永磁體盤背鐵(5)的厚度lb5、永磁體(4)中心相鄰間距τp、永磁體(4)相鄰間距τm、真空磁導(dǎo)率μ0及軛鐵相對磁導(dǎo)率μb，計(jì)算出導(dǎo)體銅盤背鐵主磁阻Rb為：
由永磁體(4)的矯頑力Hpm和永磁體(4)的厚度lpm計(jì)算出永磁體磁動勢Fpm為：
Fpm＝Hpmlpm (4)
根據(jù)永磁體(4)的寬度wpm、導(dǎo)體銅盤(2)的厚度lcs、相鄰氣隙厚度la、永磁體(4)相鄰間距τm、真空磁導(dǎo)率μ0及氣體相對磁導(dǎo)率μa，計(jì)算出氣隙泄露磁阻Rla為：
根據(jù)永磁體(4)的寬度wpm、永磁體(4)的厚度lpm、永磁體(4)相鄰間距τm、真空磁導(dǎo)率μ0及氣體相對磁導(dǎo)率μa，計(jì)算出永磁體泄露磁阻Rlpm為：
結(jié)合電磁場性質(zhì)和磁力線方向，將各零部件磁阻用導(dǎo)線連接起來，即建立了永磁磁力耦合器的等效磁路模型；
第二步、計(jì)算穿過導(dǎo)體銅盤的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度
由第一步得到的等效磁路模型，同時結(jié)合基爾霍夫定律，即回路磁勢相等，得到磁阻基本方程為：
式(7)中，φe為穿過導(dǎo)體銅盤的有效磁通量，φl為泄露磁通量，φ0為主磁通量；
通過式(7)化簡得到穿過導(dǎo)體銅盤的有效磁通量φe為：
根據(jù)磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度的基本關(guān)系，獲得穿過導(dǎo)體銅盤的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度Be為：
Be＝2φe/[wpm(τp-τm)] (9)
第三步、計(jì)算永磁磁力耦合器的熱源損耗
在永磁磁力耦合器運(yùn)行過程中，在每個永磁體對應(yīng)的導(dǎo)體銅盤區(qū)域產(chǎn)生渦流環(huán)，即損耗來源；每個渦流環(huán)的熱源損耗Q1為
k＝μ0σcsΔωravlcs/[2(la+lcs)] (11)
式(10)中，r1為導(dǎo)體銅盤2的內(nèi)徑，r2為導(dǎo)體銅盤2的外徑，rav為永磁體4的平均半徑，σcs為導(dǎo)體銅盤2的電導(dǎo)率，Δω為導(dǎo)體銅盤2相對于永磁體盤3的角速度,k為指代系數(shù)；
系統(tǒng)損耗由機(jī)械損耗和渦流環(huán)損耗組成，其中渦流環(huán)損耗占據(jù)95％，而機(jī)械損耗僅占比5％；同時，考慮永磁磁力耦合器存在p個永磁體和磁場分布的不均勻性，針對式(10)增加修正系數(shù)kc，因此永磁磁力耦合器的熱源損耗Q為：
式(12)中，tanh為反三角函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)符號；
最終，由公式(12)求出永磁磁力耦合器的熱源損耗Q。
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