双磁阻磁力联轴器设计与传动特性分析

张进; 徐伟松

doi:null

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

双磁阻磁力联轴器设计与传动特性分析

更新时间：2025-09-10

- 双磁阻磁力联轴器设计与传动特性分析
- Design and transmission characteristic analysis of a dual-reluctance magnetic coupling
- 机械传动 2025年页码：1-8
- 作者机构：
  
  1.广安职业技术学院电子与信息工程学院，广安 638000
  2.宿迁久恒机械有限公司，宿迁 223800
- 作者简介：
  
  张进，男，1987年生，江苏东台人，博士，讲师；主要研究方向为新能源农机及驱动电动机设计；jzhang_gzy@126.com。
- 基金信息：
  
  广安市科技创新重点研发项目(2023NYF01)
- DOI：
  中图分类号： TH133.4
- 收稿日期：2025-05-08，
  
  修回日期：2025-07-20，
  
  网络出版日期：2025-09-10，
- 稿件说明：
移动端阅览
张进，徐伟松.双磁阻磁力联轴器设计与传动特性分析［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-8.

ZHANG Jin，XU Weisong.Design and transmission characteristic analysis of a dual-reluctance magnetic coupling［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-8.
张进，徐伟松.双磁阻磁力联轴器设计与传动特性分析［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-8. DOI：

ZHANG Jin，XU Weisong.Design and transmission characteristic analysis of a dual-reluctance magnetic coupling［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-8. DOI：

摘要

目的

针对传统永磁磁力联轴器制造成本高、磁阻式磁力联轴器转矩能力不足的问题，提出了一种新型双磁阻磁力联轴器。

方法

首先，构建由轮辐状永磁转子与内外磁阻转子组成的双磁阻磁力联轴器；基于磁阻转子的磁场调制特性，建立气隙磁导与磁动势的数学模型，理论推导双磁阻磁力联轴器的气隙磁通密度与输出转矩；然后以转矩能力最大为目标，优化磁阻转子齿尺寸及内外磁阻转子的偏移角度；分析了双磁阻磁力联轴器的磁场分布及静态转矩特性，并制作样机进行试验验证。

结果

样机测试表明，相同尺寸下，双磁阻磁力联轴器较外磁阻磁力联轴器转矩能力提升了42%，且能稳定传递转矩。

Abstract

Objective

To address the high manufacturing cost of traditional permanent magnet magnetic couplings （PM-MCs） and the insufficient torque capacity of reluctance MCs

a novel dual-reluctance MC (DR-MC) is proposed.

Methods

Firstly

a DR-MC composed of a spoke-type PM rotor and inner/outer reluctance rotors is constructed. Based on the magnetic field modulation characteristics of reluctance rotors

mathematical models of air-gap magnetic conductance and magnetomotive force were established to theoretically derive the air-gap magnetic flux density and output torque of the MCs. Then

with the goal of maximizing torque capacity

the tooth dimensions of reluctance rotors and the offset angle between inner and outer reluctance rotors were optimized. The magnetic field distribution and static torque characteristics of the DR-MC were analyzed

and a prototype was fabricated for test validation.

Results

Prototype tests show that

under the same dimensions

the torque capacity of the DR-MC is 42% higher than that of the outer reluctance MC

and it can stably transmit torque.

关键词

Keywords

references

KIM I C ， WATA J ， TONGPHONG W ， et al . Magnetic coupling for a 10 kW tidal current turbine：design and small scale experiments ［J］. Energies ， 2020 ， 13 （ 21 ）： 5725 .

CONG M ， LI T . Design and application of magnetic coupling used for ultra-high vacuum robot ［C］// 2008 15th International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice . IEEE ， 2009 ： 346 - 351 .

YUAN W Q ， LIU Y ， LI D ， et al . Research on overloading protection of permanent magnetic coupler in coal mine ［J］. Applied Mechanics and Materials ， 2014 ， 597 ： 492 - 497 .

张进，黄银蓉，李云波，等 . 一种适用于小型纵轴流收获机的脱粒装置： CN222396266U ［P］. 2025-01-28 .

ZHANG Jin ， HUANG Yinrong ， LI Yunbo ， et al . Threshing device suitable for small longitudinal axial flow harvester ： CN222396266U ［P］. 2025-01-28 .

MRAK B ， LENAERTS B ， DRIESEN W ， et al . Optimal magnetic spring for compliant actuation—validated torque density benchmark ［J］. Actuators ， 2019 ， 8 （ 1 ）： 18 .

DOLISY B ， MEZANI S ， LUBIN T ， et al . A new analytical torque formula for axial field permanent magnets coupling ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2015 ， 30 （ 3 ）： 892 - 899 .

田杰，徐严磊 . 安装误差下径向永磁联轴器振动特性分析［J］. 机械传动， 2020 ， 44 （ 1 ）： 137 - 142 .

TIAN Jie ， XU Yanlei . Analysis of vibration characteristic of radial permanent magnet coupling under installation error ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 137 - 142 .

LUBIN T ， COLLE A . Simulation analysis and experimental evaluation of the transient behaviour of a reluctance magnetic coupling ［J］. IET Electric Power Applications ， 2020 ， 14 （ 3 ）： 391 - 397 .

WANG J X ， WANG D Z ， WANG S H ， et al . A review of recent developments in permanent magnet eddy current couplers technology ［J］. Actuators ， 2023 ， 12 （ 7 ）： 277 .

LI Y B ， LIN H Y ， TAO Q C ， et al . Analytical analysis of an adjustable-speed permanent magnet eddy-current coupling with a non-rotary mechanical flux adjuster ［J］. IEEE Transactions on Magnetics ， 2019 ， 55 （ 6 ）： 8000805 .

LI D Y ， WANG S ， GUO Y C ， et al . Modelling and experimental study of halbach array magnetic coupler ［J］. KSCE Journal of Civil Engineering ， 2023 ， 27 （ 1 ）： 261 - 269 .

LIU R H ， HAN H L ， ZHANG J D ， et al . 3-D analytical model of magnetic field for axial-flux permanent magnet couplings ［J］. IEEE Transactions on Magnetics ， 2024 ， 60 （ 10 ）： 8000707 .

刘晓，肖罗鹏，崔鹤松，等 . 新型双段Halbach阵列轴向永磁联轴器的多目标优化［J］. 电机与控制学报， 2021 ， 25 （ 6 ）： 63 - 71 .

LIU Xiao ， XIAO Luopeng ， CUI Hesong ， et al . Multi-objective optimization of axial magnetic couplings with two-segment Halbach array ［J］. Electric Machines and Control ， 2021 ， 25 （ 6 ）： 63 - 71 .

张嘉睿，何涛，苏桂龙，等 . 筒式永磁联轴器传动特性解析算法及结构优化［J］. 中国机械工程， 2024 ， 35 （ 9 ）： 1575 - 1583 .

ZHANG Jiarui ， HE Tao ， SU Guilong ， et al . Analytical algorithm and structural optimization of transmission characteristics of cylindrical permanent magnet couplings ［J］. China Mechanical Engineering ， 2024 ， 35 （ 9 ）： 1575 - 1583 .

杨先进 . 磁阻式永磁磁力联轴器磁场分析及动力学研究［D］. 合肥：合肥工业大学， 2017 ： 53 - 61 .

YANG Xianjin . The magnetic field analysis and dynamics research of reluctance type permanent magnet magnetic coupling ［D］. Hefei ： Hefei University of Technology ， 2017 ： 53 - 61 .

LUBIN T ， VAHAJ A A ， RAHIDEH A . Design optimisation of an axial-flux reluctance magnetic coupling based on a two-dimensional semi-analytical model ［J］. IET Electric Power Applications ， 2020 ， 14 （ 5 ）： 901 - 910 .

DORGET R ， LUBIN T . Non-linear 3-D semi-analytical model for an axial-flux reluctance magnetic coupling ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2022 ， 37 （ 3 ）： 2037 - 2047 .

ZHAO F ， LIPO T A ， KWON B I . Dual-stator interior permanent magnet vernier machine having torque density and power factor improvement ［J］. Electric Power Components and Systems ， 2014 ， 42 （ 15 ）： 1717 - 1726 .

张进 . 双定子同极内嵌永磁游标电机转子永磁体极弧系数优化［J］. 微特电机， 2023 ， 51 （ 10 ）： 6 - 9 .

ZHANG Jin . Permanent magnet arc ratio optimization for a dual-stator vernier machine with consequent-pole rotor ［J］. Small & Special Electrical Machines ， 2023 ， 51 （ 10 ）： 6 - 9 .

ZHANG J ， ZHANG Q J . Investigation of the torque transmission characteristics in dual-flux-modulated magnetic gear ［J］. IEEE Transactions on Magnetics ， 2020 ， 56 （ 11 ）： 8000808 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据