本发明属于永磁传动，涉及一种永磁-磁阻式复合联轴器及临界转矩计算方法。
背景技术：
1、在我国的工业生产中，以压缩机、汽轮机和泵为代表的旋转机械在石化、电力、冶金、化工等行业广泛应用。联轴器作为旋转机械传动的核心部件，负责连接不同机械的主、从动轴，实现转矩传递。传统的联轴器通常采用刚性或半柔性连接，通过齿轮、铰链等直接接触传递转矩。然而，这种设计存在润滑需求大、易磨损、传动精度易下降等问题。此外，制造和安装误差可能导致机械振动，增加事故率和检修频率。在恶劣工作环境下，冲击载荷还可能对机械设备造成损伤。永磁传动作为一种新兴传动技术，它的设备结构简单，因此安装要求不高，为用户提供了便捷。此外，该技术能够实现软起动，有效隔离振动，采用非机械联接方式，提供过载保护，从而降低零部件的维护成本，并展现出强大的密封性。与此同时，永磁同步传动也拥有过载保护、隔离振动和密封性强等相似优势，进一步证明了其在传动领域的可靠性和高效性。然而，永磁联轴器在结构设计和装配上普遍面临一些挑战。首先，整体构造复杂，装配流程较为繁琐，尤其是第三代永磁材料钕铁硼，因其极高的磁能积特性，导致安装过程尤为困难。其次，在研究永磁联轴器的临界转矩时，准确计算其临界转矩大小主要依赖于有限元仿真技术。但要通过这种方式获取精确的临界转矩结果，通常需要在仿真模型构建阶段纳入大量环境参数，并对模型进行细致的网格划分，这将使得计算过程变得异常复杂且耗时，甚至可能超出计算能力范围而无法完成计算。反之，如果简化有限元计算的参数设置，则计算的精度又难以得到保证。因此，研发一种结构精简、磁体安装便捷且高效的永磁联轴器以及其临界转矩计算方法，对于推进永磁联轴器领域的理论研究和技术革新具有至关重要的支撑作用。
2、针对永磁联轴器结构设计，程华、黄晓兵、郑锦添在专利“一种筒式永磁转子结构的制造方法”(cn115882674a)中通过铝筒和钢筒的同轴布置，提升整个筒式永磁转子结构组装后各个部件相对位置的准确性和整体结构的稳定性。然而，该永磁联轴器的结构对总体装配的同轴度精度的要求较高，且没有考虑到永磁联轴器装配结构复杂的问题。因此提供一种构造简洁的永磁联轴器结构对于推动永磁联轴器技术的研究与发展具有重大的实践价值。针对永磁联轴器临界转矩的计算方法，哈尔滨工业大学的蔡新国于2020年在其硕士学位论文《径向磁通永磁涡流联轴器特性分析与改进》中根据二维线性层理论和分离变量法推导出一种计算径向永磁联轴器传递转矩的计算方法，并且通过等效磁路法建立解析模型描述筒式永磁涡流联轴器各部件结构参数对传递转矩的影响，便于对永磁联轴器转矩特性进行快速分析。然而，文中提出的联轴器临界转矩计算模型过于简化，并且联轴器各结构参数解析不明确，导致求解的精度难以保证。
3、因此提供一种永磁联轴器临界转矩的高效率、高精度计算方法十分必要。
技术实现思路
1、本发明为了弥补现有技术的缺陷，发明了一种永磁-磁阻式复合联轴器。其目的是外转子通过一种可拆卸燕尾型压条与磁体进行配合，内转子通过一种可拆卸压条与磁体配合实现磁体快速高效装配；并且在联轴器处于工作状态时，内外转子间的转矩主要来源于交替排布的高/低磁导率材料与磁钢阵列间的磁阻转矩和内外磁钢阵列间磁吸作用产生的磁吸转矩，可有效增大永磁-磁阻式复合联轴器的转矩密度，提升整体传扭性能；而且，外转子燕尾型压条、内转子压条通过采用软磁材料，实现永磁-磁阻式复合联轴器内外转子间相对扭转角较小的工况下扭转刚度的降低，大大增强其减振降噪性能。
2、本发明的技术方案：
3、一种永磁-磁阻式复合联轴器，首先，外转子通过一种可拆卸燕尾型压条与磁体配合形成满布磁钢结构，提升永磁-磁阻式复合联轴器的磁钢占比并且实现磁体的快速装配，其次，内转子通过一种可拆卸高磁导压条与磁体配合，在永磁-磁阻式复合联轴器处于工作状态时，内外转子间的转矩主要来源于交替排布的高/低磁导率材料与磁钢阵列间的磁阻转矩和内外磁钢阵列间磁吸作用产生的磁吸转矩，该结构有效增强了永磁联轴器的转矩密度，显著提高了整体传扭性能，再者，外转子燕尾型压条、内转子压条通过采用软磁材料，实现永磁-磁阻式复合联轴器内外转子间相对扭转角较小的工况下扭转刚度的降低，显著增强其减振降噪性能。本发明在装配工艺上实现了高效优化，显著提升了永磁-磁阻式复合联轴器整体转矩传递效率，有效增强了永磁-磁阻式复合联轴器减振降噪性能。
4、一种永磁-磁阻式复合联轴器，包括内转子轮毂1、内转子磁体4、内转子压条6、内转子压盖7、外转子压盖9、外转子磁体11、外转子燕尾型压条13、外转子轮毂16；
5、内转子压条6通过沉头螺钉穿过其上的内转子压条沉头通孔5与内转子轮毂1上的内转子轮毂周向螺纹通孔2安装在内转子轮毂1上，内转子磁体4插进内转子轮毂1和内转子压条6所形成的安装槽中，内转子压盖7通过沉头螺钉穿过其上的内转子压盖沉头通孔8与内转子轮毂轴向螺纹孔3安装在内转子轮毂1一侧，外转子燕尾型压条13通过沉头螺钉穿过其上的外转子燕尾型压条沉头通孔12与外转子轮毂16上的外转子轮毂周向螺纹通孔15安装在外转子轮毂16上，外转子磁体11插进外转子轮毂16和外转子燕尾型压条13所形成的安装槽中，外转子压盖9通过沉头螺钉穿过其上的外转子压盖沉头通孔10与外转子轮毂轴向螺纹孔14安装在外转子轮毂16一侧，外转子轮毂16通过沉头螺钉穿过外转子轮毂轴向沉头通孔17连接动力输入端轴系。
6、一种永磁-磁阻式复合联轴器的临界转矩计算方法，基于永磁-磁阻式复合联轴器磁组阵列的布局特征，利用单组磁极作用力计算原理，计算交替排布的高/低磁导率材料与磁钢阵列的阵列间的磁阻转矩和内外磁钢阵列间磁吸作用产生的磁吸转矩，并通过逐对累积的方式进行解析与数值计算相融合，对永磁联轴器的临界转矩进行计算。该计算方法具体步骤如下：
7、第一步、确定永磁-磁阻式复合联轴器的结构参数
8、首先确定永磁-磁阻式复合联轴器的结构参数：永磁-磁阻式复合联轴器外转子磁体11磁荷面密度σ1、内转子磁体4磁荷面密度σ2，外转子磁体11内表面半径r1、径向夹角θ1、长度la，内转子磁体4外表面半径r2、径向夹角θ2、长度lb，内转子压条6外表面半径r3、径向夹角θ3、长度lc，内转子磁体4个数n1，内转子压条6个数n2、内转子压条6材料饱和磁化强度m，内外转子相对转动角度
9、第二步、计算出永磁-磁阻式复合联轴器单个磁体所受磁吸转矩
10、首先，以永磁-磁阻式复合联轴器内外转子圆心为原点，水平方向为x方向，竖直方向为y方向，垂直于x-y平面方向为z方向，建立三维笛卡尔坐标系x-y-z；计算出外转子磁体内表面点磁荷qa、内转子磁体外表面点磁荷qb，其计算公式为：
11、qa＝σ1r1dα1dz1 (1)
12、qb＝σ2r2dα2dz2 (2)
13、其中，dα1、dα2分别为外转子磁体11、内转子磁体4工作表面上的角度微元；dz1、dz2分别为外转子磁体11、内转子磁体4工作表面上的长度微元；
14、进一步计算单个磁体受到的磁吸力在x轴和y轴的分力
15、
16、
17、其中，μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-7h/m；
18、单个磁体受到的磁吸切向力的计算公式为：
19、
20、最后计算单个磁体受到的磁吸转矩
21、
22、第三步、计算出永磁-磁阻式复合联轴器单个磁体所受磁阻转矩
23、首先，计算出内转子压条6外表面点磁荷qc，其计算公式为：
24、qc＝μ0r3mdα3dz3 (7)
25、其中，dα3为内转子压条6工作表面上的角度微元；dz3为内转子压条6工作表面上的长度微元；
26、进一步计算单个磁体受到的磁阻力在x轴和y轴的分力
27、
28、
29、单个磁体受到的磁阻切向力的计算公式为：
30、
31、最后计算单个磁体受到的磁吸转矩
32、
33、第四步、得到永磁-磁阻式复合联轴器临界转矩的计算结果
34、永磁-磁阻式复合联轴器临界转矩t计算公式为：
35、
36、最后引入损耗系数ε＝0.8对数值计算的永磁-磁阻式复合联轴器临界转矩t进行修正，永磁-磁阻式复合联轴器临界转矩修正值t′计算公式为：
37、t′＝t·ε (13)
38、至此，永磁-磁阻式复合联轴器的临界转矩计算完成。
39、该临界转矩计算方法用于本方法的永磁-磁阻式复合联轴器和永磁联轴器的临界转矩计算。
40、本发明的有益效果是提出了一种永磁-磁阻式复合联轴器结构，该永磁-磁阻式复合联轴器通过可拆卸压条和磁体简化了一般永磁联轴器对于部件装配和总体装配环节的步骤，并且结合磁钢对高磁导率材料的吸力作用实现磁钢的安装固定，进而有效提高了磁钢占比，减小了漏磁，提升了永磁-磁阻式复合联轴器的转矩密度；而且外转子燕尾型压条、内转子压条通过采用软磁材料，实现内外转子间相对扭转角较小的工况下永磁-磁阻式复合联轴器扭转刚度的降低，显著增强永磁-磁阻式复合联轴器减振降噪性能。同时本发明提出的永磁-磁阻式复合联轴器临界转矩的计算方法打破了传统有限元法的束缚，实现了永磁-磁阻式复合联轴器临界转矩的快速求解，显著提升了永磁-磁阻式复合联轴器临界转矩的计算效率。该方法在实际应用中展现出了简便快捷的特点，且具有良好的通用性，能够适应不同尺寸和结构的永磁联轴器，是一种具有工程普适性的计算方法。
1.一种永磁-磁阻式复合联轴器，其特征在于，该永磁-磁阻式复合联轴器包括内转子轮毂(1)、内转子磁体(4)、内转子压条(6)、内转子压盖(7)、外转子压盖(9)、外转子磁体(11)、外转子燕尾型压条(13)、外转子轮毂(16)；
2.一种永磁-磁阻式复合联轴器的临界转矩计算方法，其特征在于，步骤如下：
