[发明专利]一种矿用永磁耦合器的涡流损耗功率计算方法

说明书

本发明一种矿用永磁耦合器涡流损耗功率计算方法属于永磁传动技术领域，涉及一种矿用永磁耦合器涡流损耗功率计算方法。该方法首先采用等效磁路原理建立矿用永磁耦合器磁路模型，依据磁路模型分别计算磁路各部分磁阻，进而求得各部分磁通量的数值和导体盘表面磁感应强度的大小，再计算出矿用永磁耦合器的输出转矩及输出功率。根据能量守恒定理，矿用永磁耦合器的输入功率和输出功率的差值绝大部分由涡流损耗功率组成，将求得的功率差作为涡流损耗的功率，最终得到矿用永磁耦合器涡流损耗功率的计算值。该方法具有很高的工程应用价值，计算简单，精度较高，实用性强。在矿用永磁耦合器延长寿命、温升控制、过载保护等方面都具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及永磁传动技术领域，涉及一种矿用永磁耦合器导体盘涡流损耗功率计算方法

背景技术

随着我国在矿业，电力，化工等行业的不断发展，对大功率高效率的传动技术的需求越来越迫切。在矿业开采，能源动力等方面，高效节能的传动技术是实现高效运输的关键。近年来，永磁耦合传动技术一直受到研究学者们的广泛关注，由于电磁场的作用，使得矿用永磁耦合器的动力端和负载端之间能够以非接触的方式进行动力传递，极大地提高了传动效率。同时矿用永磁耦合器具有软启动，过载保护，噪声低，寿命长，结构简单，成本低等诸多优势。永磁耦合传动技术相对于传统传动技术而言，传动效率有了极大的提高，但是矿用永磁耦合器的传动过程也不可避免会产生损耗。导体盘切割永磁体发出的磁力线会在表面产生涡流。由于导体盘本身具有电阻，涡流损耗产生的热量会导致矿用永磁耦合器的机械能损失，输出功率减小，传动效率降低。当永磁体温度达到其居里温度时，会产生退磁现象，使材料的磁性降低，进而降低传动效率，从而导致装置无法以正常效率工作。因此，导体盘处涡流损耗功率的计算对提高传动效率、保证传动稳定性具有重要意义。

针对矿用永磁耦合器传动过程中涡流损耗功率的计算，中国矿业大学的叶剑文等人在期刊《煤矿安全》2017年10期发表了论文《矿用永磁耦合器涡流损耗及温度场分析》，对永磁耦合器涡流损耗功率进行了分析，通过有限元仿真分析了不同状态下永磁耦合器的温升情况，并总结了不同参数变化对矿用永磁耦合器涡流损耗功率的影响。该方法计算简单，但是由于有效磁路模型的简化误差较大，该方法只用来对矿用永磁耦合器的涡流损耗功率进行定性分析，难以进行定量计算；中国矿业大学的牛耀宏等人在论文《矿用永磁磁力耦合器设计理论及实验研究》里建立了永磁磁力耦合器模型，提出了一种对永磁耦合器涡流损耗功率的计算方法，计算过程简单直接。但是该方法在计算涡流引起的磁场强度时，假设涡流为规则圆形分布且涡流半径近似等于永磁体半径。该涡流损耗功率计算方法精度较低，同时也具有很大的局限性，对使用该算法的矿用永磁耦合器的永磁体形状有很高的要求，难以推广到矿业上常用的各类永磁耦合器的涡流损耗功率的计算中。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的计算精度低、局限性大等问题，克服现有技术缺陷，发明了一种基于矿用永磁耦合器的涡流损耗功率计算分析方法。该方法首先采用了等效磁路原理，充分考虑磁路中各部分特点，建立永磁耦合器磁路模型。然后，依据磁路模型分别计算磁路各部分磁阻，进而求得各部分磁通量的数值和导体盘表面磁感应强度的大小。计算出矿用永磁耦合器的输出转矩及输出功率。根据能量守恒定理，矿用永磁耦合器的输入功率和输出功率的差值绝大部分由涡流损耗功率组成，所以将本方法求得的功率差作为涡流损耗的功率，最终得到矿用永磁耦合器涡流损耗功率的计算值。

本发明采用的技术方案是一种矿用永磁耦合器的涡流损耗功率计算方法,计算方法的具体步骤如下：

第一步 建立电磁场有效磁路模型

考虑到导体盘表面涡流形成的复杂性等，在磁路构建时做出如下假设：

A.永磁体3的磁场均匀分布；

B.导体盘2，永磁体盘4上磁导率为常数；

C.背铁5厚度足够大，气隙较小，忽略漏磁现象的影响；

第二步 计算磁路各部分磁阻