[發明專利]一種永磁磁力耦合器熱源損耗計算方法

有效

• 申請號: 202010735212.X
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111859694B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 劉巍;程習康;譚子亮;劉思彤;羅唯奇;周志龍;周孟德;梁冰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發明一種永磁磁力耦合器熱源損耗計算方法屬于永磁磁力傳動領域，涉及一種永磁磁力耦合器熱源損耗計算方法。該方法首先根據組成永磁磁力耦合器的導體銅盤、導體銅盤背鐵、永磁體盤、永磁體及永磁體盤背鐵的幾何尺寸得到各零部件磁阻，建立永磁磁力耦合器的等效磁路模型。根據基爾霍夫定律，考慮磁場強度分布的不均勻性和損耗形式的多樣性，得到穿過導體銅盤的有效磁感應強度。通過熱源損耗形式的比例和修正系數，獲得永磁磁力耦合器的熱源損耗。該方法計算簡單，高效可靠，計算精度較高，且適用性較廣，能夠實現對永磁調磁力耦合器熱源損耗的計算任務，對永磁磁力耦合器的設計及運行提供技術支撐。

技術領域

本發明屬于永磁磁力傳動領域，涉及一種永磁磁力耦合器熱源損耗計算方法。

背景技術

伴隨科學技術的更新換代和迅速提升，能源與環境之間的矛盾日益突出，針對傳動方式的要求越來越高。永磁磁力耦合器作為新一代傳動裝置，與傳統傳動設備相比，具有簡單可靠、安全環保、保養廉價、平穩高效等明顯優勢，逐漸得到煤炭、化工、電力等重大工程領域的重視。永磁磁力耦合器的核心部件是導體銅盤和永磁體盤，導體銅盤在永磁體盤產生的磁場下做切割磁力線運動，導體銅盤表面會產生較強的渦流發熱，甚至導致永磁磁力耦合器零件的失效，因此永磁磁力耦合器的熱源損耗可以實現對發熱部位的精準預測，進而保障其運行的高效高可靠。目前針對永磁磁力耦合器的熱源損耗計算主要為有限元方法，有限元方法計算精度較好，但是其程序繁瑣、建模復雜且計算時間較長，需要針對不同部位的差異建立不同尺寸的網格，靈活性差，有較大的局限性。

針對永磁磁力耦合器熱源損耗計算，煤炭科學研究總院的陳宏奎于2017年在《煤礦機電》上第5期發表了文章《永磁磁力偶合器的溫度場有限元分析》，采用Pro/E和AnsysWorkbench軟件對永磁磁力耦合器進行了建模、求解和分析，得到永磁磁力耦合器在不同轉差條件的熱源損耗，并給出了安全工作轉差值。該方法具有較好精度，但其建模時間冗長，有限元分析步驟繁瑣，對于復雜零件的設計指導有較大局限性，應用范圍受限。

發明內容

本發明為了克服現有技術的缺陷，發明一種永磁磁力耦合器熱源損耗計算方法，該方法根據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，結合永磁磁力耦合器的電磁場特性，采用等效磁路模型和基爾霍夫定律，并考慮磁場強度分布的不均勻性和損耗形式的多樣性，得到穿過導體銅盤的有效磁感應強度。通過熱源損耗形式的比例和修正系數，得到導體銅盤有效磁感應強度和系統熱源損耗。改善了有限元方法的局限性和繁瑣性，該方法計算簡單，高效可靠，計算精度較高，且適用性較廣，對永磁磁力耦合器的設計及運行提供技術支撐。

本發明采用的技術方案是一種永磁磁力耦合器熱源損耗計算方法，其特征是，首先根據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；根據基爾霍夫定律，得到穿過導體銅盤的有效磁感應強度；考慮磁場強度分布的不均勻性和損耗形式的多樣性，采用修正系數修正了計算公式，得到永磁磁力耦合器的熱源損耗；計算方法具體步驟如下：

第一步、建立永磁磁力耦合器各零部件的等效磁路模型

永磁磁力耦合器的零部件由導體銅盤背鐵1、導體銅盤2、永磁體盤3、永磁體4及永磁體盤背鐵5組成，根據其零部件的幾何結構，可以計算出對應于各零部件的磁阻。首先依據永磁體4的寬度w_pm、永磁體4的厚度l_pm、永磁體4中心相鄰間距τ_p、永磁體4相鄰間距τ_m、真空磁導率μ₀及永磁體4的相對磁導率μ_pm，計算出永磁體主磁阻R_pm為：