标准型盘式永磁联轴器的优化设计

• 作 者: 孟庆鑫
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 永磁联轴器 建模 粒子群 人工鱼群 优化

盘式永磁联轴器是一种依靠电磁感应原理工作的,具有诸多优点的高效节能联动设备,可以实现无接触的传递转矩,解决了对中、软启动以及过载保护等问题,同时能够在高腐蚀等恶劣环境下工作,正广泛应用于各个工业领域。盘式永磁联轴器的结构参数优化以及磁路改进等工作涉及问题较多,分析较为复杂,故对其相关问题的研究有重要的意义。盘式永磁联轴器有五种类型,本文主要研究标准型盘式永磁联轴器的解析建模及结构优化,为了提高其输出转矩,本文进行了以下研究分析。首先,利用等效磁路法建立了标准型盘式永磁联轴器的输出转矩及涡流损耗解析模型,并根据该输出转矩公式及相关文献设计各部分尺寸,使得输出转矩在0～15N·m之间,输出功率为15Kw,之后根据标准型盘式永磁联轴器工作原理及对各部件材料的要求选取了各部分材料,并设计出样机。其次,在有限元分析软件ANSOFT中利用设计样机的各部分尺寸搭建三维有限元模型,在定义材料、设置边界条件、进行网格划分等步骤之后,对其进行了三维有限元分析,分析了该样机有限元模型的磁感应强度分布、铜盘上涡流损耗分布、温度场分布等情况,且计算了输出转矩,验证了所建立输出转矩数学模型的准确性。再次,为了使所建立的输出转矩数学模型能够在限定尺寸范围内输出较大的转矩,本文利用优化算法对铜盘结构参数进行了优化。本文先介绍了相关算法的基本知识,之后分别应用粒子群算法和全局人工鱼群算法对输出转矩数学模型进行了优化,在对比优化结果和样机输出转矩之后,可以看出经过优化之后的样机能够输出较大的转矩,验证了这两种优化算法的有效性。同时可以看出,经过人工鱼群算法优化后的样机结构有更好的输出效果。最后,对标准型盘式永磁联轴器建模及优化方法进行了总结与展望。