磁力泵磁性聯軸器的優化設計

現今工業生產對能源節約、環境保護越來越重視。磁力泵具有無密封、無泄漏、無 污 染等特點，在國民生產各個領域對其需求越來越大。磁力聯軸器是磁力泵的核心部件，磁力泵的性能和成本很大程度上受到磁性聯軸器結構參數的影響。因此對提高磁力泵的穩妥性及效率，降低磁力泵的生產成本具有重要的價值。近20年來，院校及企業已對磁性聯軸器及磁力傳動的特性和與之配套的金屬隔離套的磁渦流損失特性等做了大量的研究,對于磁力聯軸器的優化設計方法也作了大量研究。對磁性聯軸器隔離套的磁渦流損失提出了計算公式并對其進行了應用。對磁力泵各項損失進行了分析，并提出減小磁力泵磁渦流損失的相對途徑和方法。對磁性聯軸器進行簡化，利用ANSYS軟件，對二維磁性聯軸器進行數值模擬，得到磁場分布圖和磁轉矩值，并分析了在不同磁轉角下，不同氣隙厚度、軛鐵厚度、永磁體厚度、磁鋼材料、磁鋼對數的轉矩值。針對磁力泵磁性聯軸器單一目標優化設計無法滿足設計要求的問題，在平臺上利用優化設計模塊與三維有限元分模塊對磁性聯軸器進行了多目標優化設計。

通過半經驗半理論設計得到了磁性聯軸器設計參數作為初始參考設計參數，采用中 心組合試驗設計方法與優化算法相結合的方法，得到了性價比較優的磁性聯軸器設計參數，運用試驗設計法與改進的遺傳算法相結合的優化設計方法，同時在ANSYS平臺上利用結合的三維有限元分析。將響應面法和有限元仿真相結合，采用NSGA．II優化算法進行優化使得磁性聯軸器各參數達到合理的配置，從而達到磁性聯軸器性價比較優的目的研究結果表明，優化目標Tmax／V指標比初始參數提高7左右，Pw指標降低約9，通過對磁性聯軸器磁性聯軸器多目標優化設計降低了生產成本及能耗，滿足設計要求。用有限元分析軟件ANSYS對磁性聯軸器三維模型進行分析，進而優化設計，并且討論了較優化設計的步驟。研究用于真空機器人中的內外軸式磁性聯軸器時提出了一種引入正交試驗法與小范圍窮舉法相結合的優化設計方法。這種設計方法在較小步長，較多水平數的情況下非常適用。王禹林等對計算磁塊間隙排列的組合推拉式磁性聯軸器傳動轉矩的3種方法(改進后的等效磁荷法、片電流法、三維有限元法從求解效率和求解精度兩個方面進行了比較，并提出了一種正交試驗法與標準的較優值搜索技術相結合的實用的優化設計方案。磁性聯軸器各設計參數對其各個性能指標都存在影響，且各參數對磁性聯軸器各個性能指標影響作用不同，因此磁性聯軸器并不適用單一參數單一目標優化,所以進行磁性聯軸器的多目標優化設計，對各項優化指標折衷與平衡。