【導(dǎo)讀】完成日期：2021年6月8日。中國礦業(yè)大學(xué)（北京）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書。學(xué)院機(jī)電與信息工程學(xué)院專業(yè)材料科學(xué)與工程班級2021級2班。學(xué)號0811340213學(xué)生姓名許岑。主要內(nèi)容和要求：。了解磁力傳動的基本組成，掌握磁場及磁力的計算機(jī)模擬方法，研究。材料的尺寸對徑向及軸向磁力的影響規(guī)律，初步具備分析問題和解決問題。畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及綜合成績。設(shè)計說明書（論文）：頁，圖紙:張,其它材料:. 答辯委員會評語及建議成績：。學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：。本文首先對主要的磁力傳動裝置作了簡單說明和比較，確定渦流式永。為基礎(chǔ)，對渦流式永磁磁力傳動裝置進(jìn)行建模，并對其磁場和磁力進(jìn)行計。響規(guī)律，得出了永磁體幾何參數(shù)與軸向磁力和徑向磁力的關(guān)系曲線圖，完。習(xí)和研究有一定的指導(dǎo)意義。

　　

【正文】 邊界條件， 加載與求解 。 中國礦業(yè)大學(xué) (北京 )2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 后處理 用 ANSYS 軟件處理有限元問題時，建立有限元模型并求解后，結(jié)果并不能直觀的顯示出來，必須要經(jīng)過后處理器的處理。通過 General Postproc 可進(jìn)入通用后處理模塊，使分析結(jié)果以圖形、動畫或溫差函數(shù)的形式輸出。 1） 銅環(huán)表面渦流輸出結(jié)果及分析： 銅環(huán)（面對磁體側(cè)）表面產(chǎn)生的渦流見圖。 圖 17 銅環(huán)表面渦流分布圖 由圖 可知，渦流分布不是均勻的，而是在銅環(huán)中形成了１８個回路，相鄰回路電流方向截然相反，所以渦流生成的磁場在銅環(huán)上正好等效 生成１８個Ｎ，Ｓ極交替排列的磁極。渦流主要分布在銅環(huán)表面的一薄層中，特別是靠近內(nèi)徑和外徑的地方，集膚效應(yīng)明顯。基本主磁路為：從Ｎ 極出發(fā)，沿氣隙，銅盤，再經(jīng)過氣隙到達(dá)相鄰永磁體的Ｓ極。 結(jié)果顯示，渦流回路數(shù)與極數(shù)相對應(yīng)，渦流密度隨時間變化，但穩(wěn)定運行時總的渦流損耗、轉(zhuǎn)矩趨于恒定。 2）永磁體厚度對軸向磁力的影響 中國礦業(yè)大學(xué) (北京 )2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 本文不考慮滑差變化對軸向力的影響，所以按設(shè)計結(jié)果數(shù)據(jù)對靜磁場進(jìn)行仿真，在不同永磁體厚度δ下，可得兩側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向吸引力 F，分別通過理論及仿真分析計算得考慮渦流相互作用后軸向力 Fs 近似值，如下表所示。 表 3 永磁體厚度與軸向力關(guān)系表 永磁體厚度δ mm 軸向力 F/N 軸向力近似值 Fs/N 10 15 20 25 30 35 40 永磁體厚度與軸向力擬合曲線如圖 18 所示。 圖 18 永磁體厚度與軸向力擬合曲線 由上圖可知，隨永磁體厚度δ的增加，軸向磁力逐漸增大。這是因為，中國礦業(yè)大學(xué) (北京 )2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 31 氣隙不變的情況下，隨永磁體厚度增加，永磁體磁場強(qiáng)度 增加，因此在銅盤上感應(yīng)磁場強(qiáng)度增大，形成的渦流密度增大，銅盤上感應(yīng)渦流所等效的磁極的磁場強(qiáng)度也增大，故感應(yīng)磁場與永磁體磁場的相互作用力也增大，直接表現(xiàn)為軸向的磁力增大。即在其他條件不變的情況下，隨著永磁體的厚度增大，永磁轉(zhuǎn)子與銅盤之間軸向磁力逐漸增大。 3）永磁體厚度對徑向磁力的影響 徑向磁力實際上是永磁轉(zhuǎn)子上的永磁體與銅盤上感應(yīng)渦流之間相互作用力的徑向分力，永磁體與感應(yīng)渦流形成一定的轉(zhuǎn)角差，兩者之間相互作用力比較復(fù)雜，徑向磁力使得主動盤帶動從動盤運動，表現(xiàn)為永磁轉(zhuǎn)子傳遞給銅環(huán)的轉(zhuǎn)矩的大小。永磁體厚度 δ與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系如下表： 表 4 永磁體厚度與轉(zhuǎn)矩關(guān)系表 永磁體厚度 mm 轉(zhuǎn)矩 N m 10 15 20 25 30 35 40 永磁體厚度δ與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系如下圖所示。 中國礦業(yè)大學(xué) (北京 )2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 圖 19 永磁體厚度與轉(zhuǎn)矩擬合曲線 由永磁體厚度與轉(zhuǎn)矩關(guān)系的擬合曲線可知，隨著永磁體厚度的增大，轉(zhuǎn)矩開始增加很快，而后增加很慢，趨于飽和。這是因為，當(dāng)永磁體厚度增加時，磁勢增大，導(dǎo)致傳遞轉(zhuǎn)矩增加得很快，同時磁阻與漏磁也隨之增大。當(dāng)厚度增加到一定程度時，增 加的磁勢全部被磁阻和漏磁消耗，故轉(zhuǎn)矩最后增加得很慢甚至不增加。所以，永磁體的厚度應(yīng)該選定在 2030ｍｍ之間。 中國礦業(yè)大學(xué) (北京 )2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 33 4 結(jié)論 本論文以渦流式永磁磁力耦合傳動裝置為模型，通過 ANSYS 有限元分析軟件進(jìn)行建模以及磁場和磁力的計算機(jī)模擬，研究永磁材料的尺寸對徑向及軸向磁力的影響規(guī)律，得到的主要結(jié)論如下： 1） 其他參數(shù)不變，隨永磁體厚度的增加，渦流式永磁磁力傳動裝置軸向磁力逐漸增大； 2） 其他參數(shù)不變，隨永磁體厚度的增大，渦流式永磁磁力傳動裝置轉(zhuǎn)矩開始增加很快，而后增加很慢，趨于飽和。即隨永磁體厚度增加，徑向磁力 逐漸增加，永磁體厚度達(dá) 30mm 時趨于飽和。因此，為獲得最大轉(zhuǎn)矩，即最大徑向磁力，在節(jié)約材料與設(shè)備成本的情況下，永磁體的厚度應(yīng)該選定在 2030mm 之間較為合適。 中國礦業(yè)大學(xué) (北京 )2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 34 參考文獻(xiàn) [1] 楊超君 ,顧宏偉 .永磁傳動技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和展望 [J].機(jī)械傳動 .2021, (02): 1719 [2] 王玉良 ,王喆 ,高興軍 ,等 .永磁傳動在密封領(lǐng)域的應(yīng)用 [J].磁性材料及器件 .2021, (01): 2325 [3] 馮慈璋 .電磁場 [M].北京 ： 高等教育出版社 ,1983, 97103 [4] 蔣大輝 .國外磁力傳動驅(qū)動泵發(fā) 展綜述 [J].水泵技術(shù) .1993, (04): 1117 [5] Tang Qingchang, liwei, XiaXuejun. 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Currently, the researcheson magic drive pump have focused on hydraulic design, bearing, axial force in China, and a new magic drive pump with low flowand high head have been developed overseas. However, low efficiency and large size are the mon disadvantages for the magicdrive pump. In order to study the performance of highspeed magic drive pump, FLUENT was used to simulate the inner flow fieldof magic drive pumps with different rotate speeds, and get velocity and pressure distributions of inner flow field. According toanalysis the changes of velocity and pressure to ensure the stable operation of pump and avoid cavitation. Based on the analysis ofvelocity and pressure, this paper presents the pump efficiency of magic drive pumps with different rotated speeds by calculating thepower loss in impeller and volute, hydraulic loss, volumetric loss, mechanical loss and discussing the different reasons of power lossbetween the magic drive pumps with different rotated speeds. In addition, the magic drive pumps were tested in a closed testingsystem. Pressure sensors were set in inlet and outlet of magic drive pumps to get the pressure and the head 。 The results of simulation and test were similar,which shows that the method of simulation is feasible. The proposed research provides the instruct