摘要：针对传统圆盘式磁流变制动器中工作间隙磁场强度沿制动盘径向分布不均匀、远离线圈区域的工作间隙磁场强度较小的问题,提出并设计了一种多极圆盘式磁流变制动器。首先,阐述了多极圆盘式磁流变制动器的基本结构及工作原理,完成了磁流变制动器的磁路建模,并建立了其制动转矩的数学模型。然后,基于有限元仿真软件,开展了多极圆盘式磁流变制动器的磁场仿真分析。最后,以转矩密度为优化目标,采用梯度自由优化算法中的BOBYQA(bound optimization by quadratic approximation,二次逼近边界优化)算法,完成了多极圆盘式磁流变制动器的结构优化设计。结果表明,所设计的磁流变制动器的外间隙磁感应强度为0.681~0.760 T;内间隙0~<5 mm处的磁感应强度为0.114~0.349 T,5~65 mm处的磁感应强度为0.362~0.498 T;内、外线圈产生的2种磁场可以在磁流变液间隙中实现叠加,从而提高制动转矩。相较于优化前,当所有内、外线圈的电流为1 A时,优化后磁流变制动器的制动转矩增大了15.2%,转矩密度增大了14.3%。多极圆盘式磁流变制动器可为高转矩密度磁流变传动技术的发展提供参考。

摘要：针对磁流变离合器在滑差工作时因内部热量聚集而造成传递力矩下降甚至磁流变液失效的问题,采用仿真与实验相结合的方法对一种励磁线圈与永磁体相叠加的多极式磁流变离合器的温度分布特性进行研究。首先,分析了多极式磁流变离合器的热量来源,并建立了其温度场数学模型。然后,利用有限元模拟方法对多极式磁流变离合器在自然散热与强制风冷散热条件下的温度场进行了仿真分析。最后,通过搭建多极式磁流变离合器实验平台开展了温度特性测试实验。结果表明:多极式磁流变离合器在自然散热条件下连续滑差运行时,允许的最大滑差功率为160~170 W;在强制风冷散热条件下连续滑差运行时,允许的最大滑差功率为730~830 W;若瞬时滑差功率为3 000 W,则在磁流变液不失效的情况下允许的滑差时间为280 s。无论是瞬态还是稳态工况,多极式磁流变离合器的最低温度均出现在远离外壳体的动力输入盘轴端处,最高温度出现在第2个磁流变液工作间隙处。当采用强制风冷散热方式时,多极式磁流变离合器的温升速度降低,从而可延长其滑差运行时间。研究结果为磁流变装置的温度分布特性研究提供了理论参考。