永磁調(diào)速器是一種新型調(diào)速設(shè)備,具有軟啟動(dòng)、易安裝、低維護(hù)、防過(guò)載、環(huán)境配置低等優(yōu)勢(shì),在風(fēng)機(jī)、水泵等通用型負(fù)載的調(diào)速領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用前景。本文首先分析雙筒式永磁調(diào)速器的氣隙磁場(chǎng)變化,繼而得到感應(yīng)電流分布情況,最后建立結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳遞特性之間的解析模型。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于等效磁荷法對(duì)雙筒式永磁調(diào)速器氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行分析,利用分段思想建立氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度模型。結(jié)果表明,在允許的范圍內(nèi),增大耦合面積,降低氣隙厚度,增加磁極個(gè)數(shù),減小永磁體軸向長(zhǎng)度,增大徑向長(zhǎng)度以及周向長(zhǎng)度,則可以增大氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度。(2)基于Maxwell方程組建立雙筒式永磁調(diào)速器感應(yīng)電流的數(shù)學(xué)模型,利用樣機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。結(jié)果表明,當(dāng)磁極對(duì)數(shù)越多、氣隙厚度越小、相對(duì)轉(zhuǎn)速越大、永磁體厚度越大時(shí),感應(yīng)電流就越強(qiáng)。(3)基于電磁學(xué)原理對(duì)雙筒式永磁調(diào)速器的傳遞轉(zhuǎn)矩、渦流損耗、傳遞效率進(jìn)行分析,利用樣機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。結(jié)果表明,在允許的范圍內(nèi),增大耦合面積、適當(dāng)增加磁極對(duì)數(shù)、增大導(dǎo)體半徑、減小氣隙厚度、增大永磁體厚度、增大導(dǎo)體電導(dǎo)率,則可以增大調(diào)速器的傳遞轉(zhuǎn)矩和渦流損耗,但發(fā)熱也就越嚴(yán)重。(4)采用有限元分析法驗(yàn)證解析分析法的仿真結(jié)果。結(jié)果表明,雖然解析結(jié)果與有限元分析結(jié)果相比,存在一定誤差,但誤差在實(shí)際工程計(jì)算的可接受范圍內(nèi),且計(jì)算速度更快。因此,選用解析分析法輔助永磁調(diào)速器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的可行性。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TH703.61
【部分圖文】：

負(fù)載的平均運(yùn)行效率只有 41%，其節(jié)能潛力為 20%~40%[1]。因此，風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能潛力還有較大的提升空間。針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能方式，除了開(kāi)發(fā)高效率的風(fēng)機(jī)水泵設(shè)施外，改進(jìn)風(fēng)機(jī)水泵的調(diào)節(jié)方式也是一個(gè)有效途徑。大部分的風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備均采用定速驅(qū)動(dòng)，在變工況運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵的運(yùn)行狀態(tài)偏離高效運(yùn)行點(diǎn)，且在風(fēng)機(jī)的入口風(fēng)門(mén)處、水泵的出口閥存在大量的節(jié)流損耗[2]。因此，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、水泵的變速調(diào)節(jié)，有利于提高負(fù)載的運(yùn)行效率、降低節(jié)流損耗，是一種簡(jiǎn)單高效的節(jié)能方案[3]。針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵的變速調(diào)節(jié)方式，主要有兩種形式：一種是通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的頻率來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速，如變頻器調(diào)速、電動(dòng)機(jī)多級(jí)調(diào)速等方式；另一種是在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載之間加裝調(diào)速設(shè)備來(lái)進(jìn)行調(diào)速，如液力耦合器、永磁調(diào)速器等方式。與傳統(tǒng)調(diào)速設(shè)備相比，永磁調(diào)速器具有軟啟動(dòng)、易安裝、低維護(hù)、防過(guò)載、環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型調(diào)速設(shè)備，在通用型負(fù)載的調(diào)速領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用前景[4-7]。永磁調(diào)速器主要由兩部分構(gòu)成，分別為導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子。當(dāng)電機(jī)拖動(dòng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在永磁體生成的永久磁場(chǎng)中相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流，繼而產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)和永久磁場(chǎng)的相對(duì)作用，最終實(shí)現(xiàn)力或轉(zhuǎn)矩的無(wú)接觸傳遞。

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文速器的結(jié)構(gòu)差異，可分為圓盤(pán)式和圓筒式兩類(lèi)。圓盤(pán)式永)圖所示，其導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子均為盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)之間的氣隙大小可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的傳遞，盤(pán)式永磁調(diào)速中“Cu”表示銅導(dǎo)體盤(pán)，“PM”表示永磁盤(pán)，當(dāng)氣隙間距越速也就越高。圓筒式永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)圖如圖 1-1 中(b)圖為筒狀結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)磁通的徑向傳遞，通過(guò)調(diào)節(jié)兩轉(zhuǎn)子之的傳遞，筒式永磁調(diào)速器的耦合面積變化如圖 1-3 所示，，輸出轉(zhuǎn)速也就越高。

其導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子均為盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)磁子之間的氣隙大小可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的傳遞，盤(pán)式永磁調(diào)速其中“Cu”表示銅導(dǎo)體盤(pán)，“PM”表示永磁盤(pán)，當(dāng)氣隙間距越小速也就越高。圓筒式永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)圖如圖 1-1 中(b)圖均為筒狀結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)磁通的徑向傳遞，通過(guò)調(diào)節(jié)兩轉(zhuǎn)子之速的傳遞，筒式永磁調(diào)速器的耦合面積變化如圖 1-3 所示，耦大，輸出轉(zhuǎn)速也就越高。(a)氣隙最小狀態(tài) (b)氣隙變大狀態(tài)圖 1-2 盤(pán)式永磁調(diào)速器的氣隙變化Fig.1-2 Air Gap Change of Disc Permanent Magnet Governor
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