Analiza i badanie magnetoreologicznego sprzęgła rozruchowo-przeciążeniowego

In the paper the design and the principle of operation of the overload-starting clutch have been presented. In proposed clutch the magnetorheological fluid (MRF) has been used as a working medium. The change of the clutching torque is achieved by change of the magnetic flux density excited by permanent magnets in the area of MRF. The field model, algorithm of solving coupled equations and developed software for analysis of coupled transient electromagnetic, ferrohydrodynamic and thermal phenomena have been presented. The equations of mechanical equilibrium of the movable elements have been taken into account. The prototype of designed clutch has been used to improve synchronization of the line start permanent magnet synchronous motor (LSPMSM) driving the industrial fan. The selected results of the experiments have been presented. Obtained results show that elaborated clutch successfully improves synchronization of tested motor for high inertia fan load.

W artykule przedstawiono budowę i zasadę działania sprzęgła rozruchowo-przeciążeniowego o nastawianym momencie obrotowym sprzęgającym. W sprzęgle, jako medium robocze zastosowano ciecz magnetoreologiczną (ang. magnetorheological fluid, MRF). Nastawę momentu sprzęgającego realizuje się poprzez zmianę pola magnetycznego w obszarze z cieczą MR. Jako źródło pola magnetycznego wykorzystano magnesy trwałe wykonane ze spieku neodymu żelaza i boru. Do analizy, wyznaczenia paramentów funkcjonalnych oraz projektowania sprzęgła wykorzystano polowy algorytm i program komputerowy do symulacji nieustalonych sprzężonych zjawisk elektromagnetycznych, ferrohydrodynamicznych i cieplnych. W rozważaniach uwzględniono także dynamikę elementów ruchomych układu napędowego składającego się z silnika napędowego, sprzęgła i obciążenia. Zbudowane sprzęgło magnetoreologiczne wykorzystano do poprawy synchronizacji magnetoelektrycznego silnika synchronicznego o rozruchu bezpośrednim (ang. Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor, LSPMSM) napędzającego wentylator przemysłowy. Przedstawiono wybrane rezultaty badań symulacyjnych i eksperymentalnych potwierdzające przydatność opracowanego sprzęgła do poprawy synchronizacji silnika obciążonego wentylatorem charakteryzującym się dużym momentem bezwładności.