當(dāng)前，國內(nèi)企業(yè)的風(fēng)機(jī)、水泵、艦船渦輪所采用的調(diào)速方式大部分是變頻調(diào)速，鑒于變頻調(diào)速器在生產(chǎn)運(yùn)行中所出現(xiàn)的問題，尤其是變頻設(shè)備故障的不確定性，給企業(yè)生產(chǎn)上帶來了隱患，直接影響了生產(chǎn)運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性以及可靠性，也給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失，這種損失通常是因?yàn)殡姎庠O(shè)備故障時(shí)，造成停機(jī)。而采用大功率調(diào)速型永磁耦合器調(diào)速方案取代目前的變頻器調(diào)速方案（即改變間接控制到直接控制形式），則可獲得使用變頻器調(diào)速方案所無可比擬的絕對優(yōu)勢，首先是其系統(tǒng)的可靠性，純機(jī)械結(jié)構(gòu)，不會(huì)受到電磁干擾；其次長期運(yùn)行的穩(wěn)定性，由于非直接接觸，極大降低負(fù)載對電機(jī)的損害；最后永磁耦合器還具有極強(qiáng)的可維護(hù)性。無論是從經(jīng)濟(jì)效益還是從生產(chǎn)安全方面考慮，調(diào)速永磁耦合器都具有無可比擬的優(yōu)勢。

圖1 盤式永磁耦合器CAD結(jié)構(gòu)圖

考慮到解析法的復(fù)雜性以及實(shí)驗(yàn)法的周期太長以及費(fèi)用過高等問題，主要應(yīng)用有限元數(shù)值計(jì)算的方法。為了保證本項(xiàng)目的順利進(jìn)行，制定了如下圖2所示研究方案及技術(shù)路線。

圖2研究流程圖

依據(jù)電磁傳動(dòng)理論應(yīng)用COMSOL軟件對盤式永磁耦合器進(jìn)行有限元三維瞬態(tài)建模，分析其渦流特性和電磁傳動(dòng)特性，并且分析幾種主要參數(shù)對傳動(dòng)特性的影響，得出相關(guān)的規(guī)律特性。同時(shí)給出了標(biāo)準(zhǔn)的有限元建模方法，對盤式永磁耦合器的數(shù)值建模和準(zhǔn)確設(shè)計(jì)都可以提供重要的參考。

（a）不同規(guī)格永磁鐵對耦合器的扭矩曲線特性

（b）平穩(wěn)扭矩與剩余磁通的關(guān)系

（a）不同磁極對耦合器的扭矩曲線特性（N=12~18）

（b）不同磁極對耦合器的扭矩曲線特性（N=20~26）

（b）平穩(wěn)扭矩與磁極數(shù)的關(guān)系

（3）氣隙間距

永磁耦合器通過氣隙的調(diào)整，對負(fù)載進(jìn)行調(diào)速。取1mm、2mm、4mm、8mm和15mm的氣隙間距進(jìn)行計(jì)算分析，其它參數(shù)不變。

（a）不同氣隙間距對耦合器的扭矩曲線特性