新型磁场调制式磁齿轮的设计与研究

发布时间：2017-03-25 09:11

  本文关键词：新型磁场调制式磁齿轮的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮广泛应用于机械装置转轴之间的转矩传递，同时能够进行相应的转矩和转速变换。常用的机械齿轮具有明显的缺点，例如可靠性低，维护要求高以及噪声等，这些缺点限制了其应用。由于传统机械齿轮的这些特点，近年来磁齿轮引起了很多关注。磁齿轮的输入输出轴之间没有机械接触，因此其具有机械齿轮所不具有的高可靠性、高效率并且不需要润滑。本文研究了磁场调制原理，明确磁场调制式磁齿轮的设计原则，针对现有结构的不足提出改进结构。 以一台经典磁场调制式磁齿轮为例，首先运用解析法研究了其工作原理，明确了调磁环对磁场的调制作用，确定了内外转子永磁体极对数与调磁块个数的关系。建立了二维有限元模型，提取了各种情况的气隙磁密以验证解析分析的正确性，对现有结构进行了尺寸和传动比的优化，，得到了传动比的配比原则和性能最优的尺寸参数。 现有结构端部漏磁明显，建立了包含端部空气实体模型的三维有限元模型，研究端部漏磁的影响。针对这个缺点，提出了改进型的磁场调制式磁齿轮，对新结构的磁齿轮进行了尺寸优化，得到了优化后的转矩传递特性，包括静态转矩和稳态转矩，验证了新结构在性能上的提升。 虽然对传统结构进行了改进，但其仍然存在的问题是装配困难，针对这一问题研究了装配过程简单的混合磁路磁齿轮，这种磁齿轮同样存在缺点，针对其内部空间利用率不足的问题提出了改进结构，目的是充分利用混合磁路磁齿轮的内部空间，这样可以在不增加装置体积的情况下提高其能够传递的最大转矩，从而提高转矩密度。建立了新结构的三维有限元模型，得到了尺寸优化后的静态转矩和稳态转矩特性，与不利用内部空间的混合磁路磁齿轮进行对比，验证了改进结构在性能上的提升。
【关键词】：磁齿轮 磁场调制 传动比 转矩特性
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题的背景和研究意义10-11
• 1.2 磁齿轮的研究现状11-17
• 1.2.1 传统直接耦合式磁齿轮的研究现状11-14
• 1.2.2 磁场调制式磁齿轮的研究现状14-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 第2章 磁场调制式磁齿轮的工作原理及优化设计18-41
• 2.1 磁场调制式磁齿轮的工作原理18-28
• 2.1.1 磁场调制式磁齿轮工作原理的解析分析18-20
• 2.1.2 磁场调制式磁齿轮工作原理的有限元分析20-28
• 2.2 磁场调制式磁齿轮性能的有限元分析28-30
• 2.2.1 磁场调制式磁齿轮的二维磁场分布28
• 2.2.2 磁场调制式磁齿轮的转矩特性28-30
• 2.3 磁场调制式磁齿轮的优化设计30-40
• 2.3.1 传动比的优化30-33
• 2.3.2 调磁环的优化33-35
• 2.3.3 内转子永磁体的优化35-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第3章 利用端部漏磁的磁齿轮的设计与研究41-50
• 3.1 端部效应对磁齿轮性能的影响41-42
• 3.2 利用端部漏磁的磁齿轮结构的提出42-46
• 3.3 端部调磁环的优化46-48
• 3.4 新结构磁齿轮的转矩特性48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 双方向激磁的轴向磁齿轮的研究与优化50-62
• 4.1 轴向磁齿轮结构的改进50-52
• 4.2 双方向激磁的轴向磁齿轮的结构尺寸优化52-59
• 4.2.1 轴向部分的优化52-55
• 4.2.2 径向部分的优化55-57
• 4.2.3 两转子轴向长度的优化57-59
• 4.3 双方向激磁的轴向磁齿轮的转矩特性59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读学位期间发表的学术论文及专利67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 宁文飞;包广清;王金荣;;磁齿轮拓扑分析及其应用综述[J];机械传动;2012年02期

2 田杰,赵韩,陈科;小型及微型稀土永磁齿轮传动设计初探[J];机械传动;1998年02期

3 朱学军;许立忠;;永磁行星齿轮传动的参数设计与转矩分析[J];中国机械工程;2010年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 邢敬娓;混合磁路永磁变速器的解析模型与参数特性研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

  本文关键词：新型磁场调制式磁齿轮的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：266980