Torque characteristic analysis of slotted disk magnetic couplers

YANG Chaojun; WANG Kaixuan; GUO Yafei; ZHU Zhicheng

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.001

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Torque characteristic analysis of slotted disk magnetic couplers

Special Topic of Magnetic Transmission | 更新时间：2026-01-23

- Torque characteristic analysis of slotted disk magnetic couplers
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 50, Issue 1, Pages: 1-8(2026)
- 作者机构：
  
  1.江苏大学机械工程学院，镇江 212013
  2.重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室，重庆 400044
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.001
  CLC： TH133.4
- Received：14 August 2024，
  
  Revised：2024-11-28，
  
  Published：15 January 2026
- 稿件说明：
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杨超君，王凯旋，郭亚飞，等. 开槽盘式磁力耦合器转矩特性分析［J］. 机械传动，2026，50（1）：1-8.

YANG Chaojun，WANG Kaixuan，GUO Yafei，et al. Torque characteristic analysis of slotted disk magnetic couplers［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：1-8.
杨超君，王凯旋，郭亚飞，等. 开槽盘式磁力耦合器转矩特性分析［J］. 机械传动，2026，50（1）：1-8. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.001.

YANG Chaojun，WANG Kaixuan，GUO Yafei，et al. Torque characteristic analysis of slotted disk magnetic couplers［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：1-8. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.001.

摘要

目的

开槽盘式磁力耦合器导体盘为开槽结构，使其在运动过程中产生的磁路变得更加复杂多变，增加了电磁转矩的计算难度。为此，建立一种较为可靠的开槽盘式磁力耦合器电磁转矩预测模型，研究其转矩特性。

方法

以一台18极16槽的盘式磁力耦合器为研究对象开展相关分析。首先，运用等效磁路法，将相邻磁路及自身磁路共同作用产生的感应涡流作为一条支路，引入到新的等效磁路模型中；考虑三维端部效应并结合安培定律和基尔霍夫定律，推导了磁力耦合器的气隙磁通和输出转矩表达式；其次，运用有限元仿真软件对开槽盘式磁力耦合器进行模拟分析，得到气隙磁场和感应涡流的分布规律，以及受相邻涡流影响下输出转矩随气隙厚度、转速差的变化规律；最后，搭建相应的试验平台，对理论计算及有限元仿真结果进行了验证。

结果

结果表明，理论计算、有限元仿真与试验的结果基本一致。提出的理论模型具有较高的准确性，能够为开槽盘式磁力耦合器的转矩性能研究提供较为准确的预测模型。

Abstract

Objective

For slotted disk magnetic couplers

the slotted conductor disk complicates the magnetic circuit during operation

increasing the difficulty of calculating electromagnetic torque. A reliable electromagnetic torque prediction model was established

and its torque characteristics were studied.

Methods

A 18-pole 16-slot disk magnetic coupler was studied. Firstly

via the equivalent magnetic circuit method

induced eddy currents from adjacent and self-magnetic circuits were introduced as a branch into a new model. Considering 3D end effects and combining Ampere's and Kirchhoff's laws

air gap flux and output torque expressions were derived. Secondly

the coupler was simulated and analyzed by the finite element simulation software

obtaining distributions of air gap magnetic field and eddy currents

and torque variations with air gap thickness and speed difference under adjacent eddy current influence. Finally

a test platform was established to verify theoretical and simulation results.

Results

The results show that the results of theoretical calculation

finite element simulation and test are basically consistent. The proposed theoretical model has high accuracy

providing a reliable prediction model for studying the torque performance of such couplers.

关键词

Keywords

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