矿用永磁偶合器离心负载调速最大发热点温度场研究

朱玉芹，王 雷，刘 昊

(1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司 煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122；2.大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116023)

矿用永磁偶合器应用于矿山领域风机、水泵等离心负载场合调速，通过精确调节铜导体与永磁体之间的气隙控制输出转矩[1，2]，能够实现风机、水泵流量的精确调控，避免机械阀门节流损失，节能效果显著[3，4]。永磁偶合器可实现离心负载30%～97%调速范围，但是其运行过程中不同调速点铜盘热损耗不同，若一直运行于高发热点则极易造成永磁体及铜盘电磁性能衰减，传动能力下降，严重影运行寿命[5]，对其最高发热点工况下运行时的温度场进行分析、避免高温故障十分必要。

近年来，国内外专家对永磁偶合器二维三维温升特性进行了相关研究[6-8]。郭兰中等[9]针对筒式永磁偶合器长时间运转发热严重的问题，利用磁热耦合分析方法，对散热片进行优化仿真，显著降低了铜环和永磁体的最高温度。何文博等人[10]对永磁部件进行轴向温度场的仿真分析，阐述了合理选择铜盘厚度和转子厚度的重要性，对永磁偶合器的设计以及选型提供一定参考。刘伟等人[11]运用磁热双向耦合的数值计算方法对调速器进行耦合传热分析，得到导体转子和永磁体的温度场分布。Yanqing Chen等人[12]针对大功率偶合器温度场进行分析计算，并进行了流道优化，对高热损耗情况下散热设计具有一定意义。但以上研究多集中于传统额定工况稳态温度场分析，缺少应用于离心负载调速时恶劣工况温度变化分析，无法保证离心负载大转差调速下的温升控制，因此需要进行永磁偶合器应用于离心负载最大发热点情况下的温度分布，保障运行稳定性。……