给出了绕线式磁力耦合器(Winding Type Magnetic Coupler,WMC)调速及热损耗原理,分析并证明了额定状态下绕线式转子感生电流及发热量为最大;设计出可满足额定状态下WMC散热要求的风路结构,并基于有限元方法对所设计的风路结构进行流场及温度场仿真计算,结果表明(1)WMC主要在气隙宽度的轴向长度方向进行对流换热;(2)流体温度沿永磁体轴向方向逐渐积累,导致永磁体在风路出口端的温度为最大;(3)绕线式转子轴向长度的中部存在环状高温区,此高温区中还存在4个距铁幅轴较远的更高温度区;(4)磁体的平均温度为65.51℃,最高温度为70.33℃,小于稀土永磁N35H的许用温度(80℃);绕线式转子的平均温度为117.69℃,最高温度为133.25℃,小于F级绝缘许用温度(155℃),表明所设计的风路结构合理,可实现大功率WMC的散热要求。

设计出一种基于Halbach充磁阵列的双摆线式永磁齿轮(Double cycloid permanent magnetic gear,DCPMG)。给出了DCPMG运行机理和初步参数的设计计算方法,通过空间电磁谐波法建立了传动比的计算模型;并通过等效电流法和麦克斯韦张量法给出了内、外层气隙的电磁转矩表达式;基于Ansoft Maxwell 2D建立了DCPMG的有限元模型,并据此验证了初选模型的正确性;通过控制变量法对DCPMG气隙长度、偏心距、轭铁厚度及永磁体厚度进行了仿真优化。结果表明,优化后的DCPMG转矩密度可达353 kNm/m3,较初选模型提升了约10%。

采用转子动力学原理对同心式永磁齿轮（CPMG）的启动特性进行数理建模,分析了CPMG传动比、启动位置及从动转子输出转速对启动特性的影响。基于瞬态有限元方法,建立了3种尺寸相同、传动比不同的CPMG有限元模型,分析了不同传动比下的启动特性,当传动比含有0.75时,启动特性最佳。基于动量矩定理,给出了从动转子启动位置对启动特性的影响关系,当输出转矩等于负载转矩时为最佳启动位置。通过计算作用在从动转子上转矩的交变周期,得出了从动转子输出转速与输出转矩交变周期之间的关系,当从动转子输出转速较大时,输出转矩的交变周期也较大,此时CPMG较易启动。

基于能量法和有限元仿真软件,对同心式永磁行星齿轮（Concentric permanent magnetic planetary Gear,CPMPG）进行了理论分析和有限元验证。通过对CPMPG的模型参数设计、气隙磁密分析、整体传动比及转矩计算,表明所提出的CPMPG结构可有效提高同心式永磁齿轮的传动比;虽然所提出结构的动态转矩密度较静态转矩密度有小幅降低,但仍比永磁电机高出许多,验证了所提出结构的有效性及实用性。

磁力耦合器（简称磁耦）通过永磁体磁场在导体中产生涡流来实现转矩与转速的传递,而涡流损耗将使永磁体温度升高。当温升高于永磁体退磁温度时将导致永磁体不可逆退磁,使磁耦失去工作能力。设计了一种外转子为永磁转子而内转子为铜套转子的磁耦。通过ANSYS进行电磁仿真分析,得到输出转速及转矩与耦合长度的变化关系;通过对涡流损耗进行理论分析与仿真计算,验证了永磁体极数及气隙长度对涡流损耗的影响,并设计出一种包括散热翅片及离心式风扇的散热结构。通过Flow Simulation仿真分析,验证了散热结构对磁耦的散热作用,可保证永磁体在其工作范围内长期稳定运行。

基于Fluent软件在不同流量比及不同喉嘴距下对液气射流泵进行了三维数值模拟,获得了液气射流泵的压力比和效率的仿真结果,并对不同工况下液气射流泵的性能曲线和效率曲线进行分析比较。结果表明：当喉嘴距不变时,随着流量比的增加,压力比逐渐减小;当流量比不变时,随着喉嘴距的增加,液气射流泵的效率先增加然后迅速减小,当喉嘴距为1.5倍喷嘴直径时,液气射流泵的效率最高;以效率最高点下降5%为标准,确定了液气射流泵最优喉嘴距范围为1.0～1.7倍喷嘴直径。