筒式实心异步磁力耦合器作为一种新型可调速的传动装置,通过电磁感应实现了力与转矩的传递。磁力耦合器作为传动装置,有着传统联轴器无法比拟的优势,如无接触传动、软启动/软停机、对中性要求低、密封性好;磁力耦合器作为调速装置,可以代替变频器在恶劣的环境下工作,且成本较低。目前,磁力耦合器已经在众多行业中实现了应用,如采矿、电力、钢铁、化工、石油等行业。本文以筒式实心异步磁力耦合器为研究对象,对如下的几个方面进行研究:(1)对筒式实心异步磁力耦合器的转矩公式进行推导。分析磁力耦合器的结构与磁路,建立等效磁路模型,计算等效磁路中的磁动势与各部分磁阻,结合基尔霍夫电流定律与电流回路法,推导磁力耦合器的静态气隙磁密,并将静态气隙磁密代入转矩公式,同时引入三维修正系数得到筒式实心异步磁力耦合器转矩的最终计算公式。最后运用Matlab软件编程计算出磁力耦合器在不同转差率下的转矩与不同相对位置下的转矩。(2)对筒式实心异步磁力耦合器的气隙磁场与传动性能进行有限元分析。运用Magnet先建立磁力耦合器的三维模型,模拟分析磁力耦合器的瞬态磁场分布,得出磁力耦合器整体的磁密分布情况,磁密在铜层周向、径向与轴向上的分布情况,以及径向气隙磁密在不同轴向位置上的分布情况;模拟分析磁力耦合器的电流密度分布与三维端部效应,得出磁力耦合器铜层上感应电流的分布情况,以及永磁转子偏离导体转子轴向中心位置的距离对三维端部效应的影响;模拟分析永磁转子、导体转子的转差率与相对位置关系对转矩的影响,并将转矩的理论值与模拟值进行对比分析,验证理论分析的正确性。(3)对筒式实心异步磁力耦合器的变负载启动性能进行有限元分析。先建立筒式实心异步磁力耦合器传动系统启动过程的数学模型,推导该模型的动力学方程,分析变转矩负载的负载特性曲线与磁力耦合器的机械特性曲线,对该传动系统的固定式启动与移动式启动在不同条件下的启动过程进行有限元分析,研究启动过程中转矩、转速的变化规律,最后对固定式启动与移动式启动进行对比分析,得到固定式启动达到稳定运行的时间短,但启动过程中存在较大的转矩波动,而移动式启动则可以有效地避免启动过程中的转矩波动,但其达到稳定运行的时间也越长。(4)为了验证转矩计算公式与有限元分析的正确性,搭建恒负载与变负载两种测试平台,利用恒负载测试平台,测得永磁转子、导体转子的转差率、相对位置与转矩的关系;利用变负载测试平台,测得磁力耦合器带动风机负载时,不同输入转速下输出的转速、转矩,及不同相对位置下输出的转速、转矩,且计算值、模拟值、测量值具有较好的一致性。