针对开槽盘式涡流耦合器调速特性,运用安培定律推导出感应涡流产生的感应磁场的表达式;将感应磁场引入等效磁路模型,结合基尔霍夫定律推导出电磁转矩的计算公式;并将电磁转矩公式分别与恒转矩负载和二次方率负载表达式联立,得到相应负载工况下的调速关系理论公式。运用三维有限元仿真和实验对所提出的调速理论模型进行验证,结果证明,所提出的理论模型在气隙长度较小的情况下具有较好的准确性。

为了研究开槽盘式磁力耦合器径向不对中时的传动性能,以等效磁荷理论为基础,将运动中切割磁力线产生磁场的铜导体涡流区域等效成永磁体,结合库伦定律,建立开槽盘式磁力耦合器径向不对中时的输出转矩计算模型;通过有限元软件对开槽盘式磁力耦合器径向不对中时的磁感应强度、铜层功率损耗、输出转矩进行有限元分析,确定了耦合器径向不对中量所允许的最大值。研究结果表明,随着径向不对中量的增大,磁力耦合器工作过程中的感应磁场减小,从而引起耦合器最大磁感应强度增大,铜层功率损耗以及输出转矩逐渐减小;同时,二者随时间变化的曲线波动也越来越显著,当径向不对中量不超过6 mm时,开槽盘式磁力耦合器工作过程中依然能够保证较为准确地输出转矩,其转矩波动也相对稳定。

针对求解开槽盘式磁力耦合器气隙磁场和转矩的问题,引入子域分析模型,将磁力耦合器沿轴向划分为5个区域,在各区域分界面处建立边界方程;根据开槽盘式磁力耦合器从动盘轭齿与导体交替排列的特性,分别推导了轭齿与铜导体区内的矢量磁位公式;针对端部效应,运用许-克变换对齿槽端面处的磁通密度进行修正;在分别得出轭铁与导体处矢量磁位的基础上,推导得出气隙磁场与电磁转矩公式;将开槽盘式磁力耦合器的结构参数代入理论模型,计算得出轴向气隙磁场分布与机械特性曲线。将计算结果与有限元模拟结果进行对比分析,验证了理论模型的准确性并分析了产生误差的原因。