[发明专利]挖槽型磁力调速器由最优开槽比计算输出转矩的方法

说明书

本发明挖槽型磁力调速器由最优开槽比计算输出转矩的方法属于永磁传动技术领域，涉及一种挖槽型磁力调速器由最优开槽比计算输出转矩的计算方法。本方法首先充分考虑挖槽型磁力调速器的工作原理和导体盘的结构特点，构建导体盘模型，分析输出转矩的组成，得到磁力转矩和齿槽转矩的表达式。然后，依据结构模型建立等效磁路，计算各部分磁阻大小。通过磁路分析以及基尔霍夫定律，得到挖槽型磁力调速器导体盘表面磁感应强度大小。最后根据洛伦兹力定律、欧姆定律，对磁力转矩和齿槽转矩的表达式进行化简，计算最优开槽比，得到挖槽型磁力调速器的输出转矩的简化计算表达式。该方法具有计算效率高，实用性强，有很高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及永磁传动技术领域，涉及一种挖槽型磁力调速器由最优开槽比计算输出转矩的方法。

背景技术

随着我国工业化进程的不断加快，对能源的需求在不断的扩张，因此如何实现资源的合理利用显得尤为重要。以磁力调速器为核心的磁力调速技术在这些年得到了飞速的发展，收到了研究学者们的广泛关注。磁力调速器具有节约能源，稳定可靠，维修方便，占地空间小，调速范围宽等优点。其通过改变导体盘和磁体盘之间的气隙大小来实现调节转速的目的，相对于其他的调速方式，极大的提高了传动的效率，并在稳定工况下具有十分宽广的调速范围。通过对磁力调速器导体盘开槽的方式，抑制杂乱涡流的产生，可以有效的提高磁力调速器转矩输出的效率，增强设备的整体性能。因此，针对挖槽式磁力调速器的研究对化工、矿业、电工等领域都具有十分重要的意义。

针对挖槽型磁力调速器的输出转矩计算，兰州理工大学的吴北斗等人在期刊《机械传动》2018年04期发表了论文《导体盘开槽的盘式永磁涡流联轴器转矩特性分析》，提出了一种磁力调速器的输出转矩计算方法，该方法充分考虑了磁力调速器的结构特点，对磁力调速器的输出转矩组成进行了详细的分析和计算。但是算法过程较为繁琐，所得输出转矩的计算结果为非稳态，难以实现对磁力调速器转矩的高效计算。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的计算过程繁琐，实用性差等问题，克服现有技术缺陷，发明了一种挖槽型磁力调速器由最优开槽比计算输出转矩的方法。本方法首先充分考虑挖槽型磁力调速器的工作原理和导体盘的结构特点，构建导体盘模型，分析输出转矩的组成，得到磁力转矩和齿槽转矩的表达式。然后，依据结构模型建立等效磁路，计算各部分磁阻大小。通过磁路分析以及基尔霍夫定律，得到挖槽型磁力调速器导体盘表面磁感应强度大小。最后根据洛伦兹力定律、欧姆定律，对磁力转矩和齿槽转矩的表达式进行化简，计算最优开槽比，由此确定挖槽型磁力调速器的输出转矩的简化计算表达式。该方法具有计算效率高，实用性强，有很高的工程应用价值。

本发明采用的技术方案是一种挖槽型磁力调速器由最优开槽比计算输出转矩的方法，该方法首先充分考虑挖槽型磁力调速器的工作原理和导体盘的结构特点，构建导体盘模型，分析输出转矩的组成，得到磁力转矩和齿槽转矩的表达式；然后，依据结构模型建立等效磁路，计算各部分磁阻大小；通过磁路分析以及基尔霍夫定律，得到挖槽型磁力调速器导体盘表面磁感应强度大小；根据洛伦兹力定律、欧姆定律，对磁力转矩和齿槽转矩的表达式进行化简，计算最优开槽比，由此确定挖槽型磁力调速器的输出转矩的简化计算表达式。方法的具体步骤如下：

第一步构建导体盘模型，分析输出转矩组成；

构建导体盘模型，基于挖槽型磁力调速器导体盘齿槽条状分布的特点，将挖槽型磁力调速器的输出转矩分为两部分，分别为磁力转矩和齿槽转矩。磁力转矩是导体盘中涡流受到导体盘表面磁场的影响形成的转矩，齿槽转矩是圆周方向上由于导体盘开槽后材料分布不均而形成的转矩；其计算公式为：

其中，T₁为导体盘磁力转矩，T₂为齿槽转矩，F_i为洛伦兹力，l_i为等效磁力作用长度，W为电磁储能，θ为磁共能位置角；

第二步计算磁阻与导体盘表面磁感应强度大小；