ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАГНИТНЫХ МУФТ ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ МАШИН

Показатель, являющийся энергетической характеристикой постоянных магнитов, который пропорционален запасу энергии, передаваемой постоянным

где р — число пар полюсов; Ф — магнитный поток с полюса постоянного магнита;

5 — величина немагнитного зазора между полумуфтами; S — площадь полюса.

При рассмотрении задачи на плоскости и при сравнении конструкций с одинаковыми размерами критерий (2.72) приобретает более простой вид

где Mmax — максимальный момент, передаваемый муфтой, Н-м/м; m — масса муфты, кг.

Показатель (2.74) можно дополнить показателем равным отношению

где М'т а х — момент на единицу активной длины муфты, Н-м/м;

91

m' — масса, приходящаяся на единицу активной длины муфты, кг/м; D — средний диаметр муфты, м;

5 — немагнитный зазор между полумуфтами.

2.3.2. Сравнительный анализ рассмотренных магнитных систем Результаты расчетов магнитных систем муфт, сведенные в табл. 2.1, по­

казывают, что наиболее перспективными являются неявнополюсные конструк­ ции муфт (рис. 1.13) [59, 60]. Наилучшими показателями обладает магнитная сис­ тема MS12UF08 (п, = 0,661 Вб2 -м/(Гн/м), п2 = 7,76 Н-м/кг, п3 = 123409 Н-м/м3. Близкими по параметрам являются конструкции MS07UF08, MS08UF08, MS10UF08, MS11UF08. При этом конструкции MS07UF08, MS08UF08 и MSI 1UF08 имеют достаточно технологичную конструкцию.

Однако из всех высокотехнологичных магнитных систем следует выде­ лить конструкцию MS04OF08, которая имеет значение критерия п2 = 6,85 Н-м/кг и наиболее технологичную конструкцию постоянных магнитов.

Отдельного рассмотрения требуют магнитные системы MS07UF08 и MS12UF08, имеющие одинаковые конструктивные элементы и высокие энерге­ тические показатели [61, 62].

2.3.3. Оптимизация магнитной системы MS12UF08

Отличительной особенностью этой конструкции является то, что она не требует ферромагнитного магнитопровода, а нужное число полюсов формиру­ ется индуктором при намагничивании магнитов полумуфт.

Корпус муфты должен обеспечивать лишь заданные условия по прочно­ сти и жёсткости. При этом могут применяться различные материалы от нержа­ веющих сталей и титановых сплавов до современных пластиковых композиций на основе углеродного волокна (кевлар).

92

Очевидно, что магнитная система муфты требует применения изотроп­ ного материала постоянного магнита. Поэтому для сравнения данной конструк­ ции с рассмотренными выше гипотетически предположим, что изотропный ма­ териал постоянных магнитов имеет те же характеристики, что и 19БА260 (Вг = 0,33 Тл, Нсв = 225 кА/м). Оптимальную высоту (толщину) постоянного

а-х

где а — коэффициент полюсного перекрытия (а = Bc p /Bm ax ); т — полюсное деление, мм ( т = тг • Dc p /2р ).

Результаты моделирования представлены на рис. 2.41, а силовые харак­ теристики сведены в табл. 2.2.

140.0

133.0

126.0

119.0

| 112.0

£ 105.0

U

S

Ǥ 98.0

Рис. 2.41. Удельный момент, развиваемый муфтой MS12UF08 в зависимости от параметра А,2

95

Таблица 2.2 Максимальный момент, передаваемый муфтой MS12UF08

в зависимости от параметра %2

2.3.4. Оптимизация магнитной системы MS07UF08

Рассматриваемая конструкция может быть взята как базисная среди неявнополюсных магнитных систем.

Эта конструкция технологична и позволяет использовать как анизотроп­ ные, так и изотропные постоянные магниты различных марок. Она близка по геометрическим соотношениям к магнитным муфтам с циркулярным намагни­ чиванием (MS12UF08), отличия связаны с конфигурацией поля намагниченно­ сти постоянных магнитов.

Результаты оптимизации представлены на рис. 2.42 - 2.48 и сведены в табл. 2.3 - 2.6.

96

Принимая во внимание результаты, представленные в табл. 2.6 и на

рис. 2.47, можно сделать вывод, что наиболее благоприятные соотношения Xi

находятся в достаточно узком диапазоне 0,24 - 0,28, которому соответствует

диапазон A,i равный 0,31 - 0,29 [35, 65, 66].

Таблица 2.4

Определение оптимального значения Xi

98

99

1.000

0.980

0.960

0.940

0.920

С0.900

0.880

0.860

0.840 ^ j

0.820

0.800

U5 0.20 0.25 0 30 0 35 0.40 0.45 0.50

Я.1

ni(A,i) при 2p = 4

Рис. 2.43. Функция ni(k\) при различном значении количества полюсов

0.700

0.685

0.670

Рис. 2.44. Функция ni(^i) при различном значении количества полюсов

100