摘要：永磁调速器是根据永磁传动技术实现无接触传递扭矩或力的同时，实现调速和节能的一种新型调速装置。近年来，随着永磁技术的革新，人们已经开始在电力、石油、矿山、钢铁、化工等行业的电机系统中开始运用。合理的设计和研究永磁调速装置，不仅可以提高传动装置的传动效率，降低不必要的损失，还能增加设备的平稳性，进而提高经济效益。

本文首先通过对两种结构的永磁调速器各方面性能参数的对比，最后选择了一种筒式结构的永磁调速器。然后再通过估算负载以及所控制的方式，选出了适合本设计的步进电机，将其用于导体转子的驱动。根据原本的设计目的选择了合适的永磁体材料和输出轴，作为测试本设计是否成功运行的元件。最后，再根据所选择的输出轴进行强度校核。

经过一系列的设计，再利用电机、导体转子、永磁体转子、输出轴等元件组装搭建永磁转动结构部分，最后完成零件图、装配图和三维模型图的绘制并进行运动仿真，最终实现永磁调速工况演示装置的设计制作。通过对此永磁调速工况演示装置的设计以及相关性能的分析研究，体现出永磁驱动技术相较传统传动技术的优越性，对永磁驱动技术未来的发展有着十分重要的意义。

关键词：永磁调速器  步进电机  工况演示  三维仿真

目录

摘要

Abstract

1.绪论1

1.1本设计的研究背景和研究内容1

1.1.1研究背景2

1.1.2永磁调速器基本结构3

1.1.3永磁调速器磁路基本原理4

1.2国内外研究现状6

1.3本设计的研究方法和研究目的7

1.3.1研究方法7

1.3.2研究目的7

1.3.3研究内容8

1.4本章小结8

2.永磁材料的选择9

2.1永磁材料的介绍9

2.2永磁材料的基本物理量与磁性能9

2.2.1磁化曲线和剩磁9

2.2.2矫顽力和内禀矫顽力10

2.2.3最大磁能积11

2.2.4永磁材料的选择原则11

2.3永磁体的设计11

2.3.1永磁体形状的选择12

2.3.2永磁体尺寸的选择12

2.4磁路的形成与选择12

2.4.1永磁体的布置方式12

2.4.2磁路的形成13

2.5本章小结14

3.本设计总体设计方案15

3.1工况演示系统框图15

3.2方案论证与比较15

3.2.1方案论证15

3.2.2性能比较17

3.3本设计方案选择19

3.4本设计总体设计方案19

3.5永磁调速装置总体结构设计19

3.5.1确定装置整体结构19

3.5.2确定装置整体外形20

3.5.3部分结构零件图以及装配图21

3.6永磁体转子部分的设计26

3.6.1磁转子的设计26

3.6.2铜转子的设计28

3.7本章小结29

4.永磁调速装置的结构设计30

4.1确定输入功率30

4.2确定调速范围30

4.3确定转速差30

4.4确定装置材料选择30

4.5输出轴的选择和强度计算31

4.5.1输出轴的选择31

4.5.2输出轴的强度校核31

4.6筒式永磁调速器涡流损耗及输出转矩分析31

4.6.1涡流损耗形式与影响31

4.6.2筒式永磁调速器输出转矩与涡流损耗模型32

4.7本章小结34

5.结论与展望35

5.1结论35

5.2展望35

参考文献37

致谢39