具有不同调制环形状的同心式磁齿轮转矩性能分析

发布时间：2020-06-18 02:41

【摘要】：齿轮广泛应用于机械装置转轴之间的动力传递,并且可以实现相应的转矩、转速变换。但是常规的机械齿轮受制于其结构,其具有一些明显的缺点,例如:维护要求较高、较低的可靠性及振动噪声等。与传统机械齿轮的传动方式相比,基于磁场调制型的磁齿轮传动是一种无机械接触的传动方式,它可以克服机械齿轮传动中一些不可避免的诸如摩擦损耗、振动噪音等问题,具有相对较高可靠性、较高的效率、运行过程中无需润滑,且具有过载保护等功能。本文首先介绍了磁场调制的原理,明确了外转子表贴式磁极极对数、内转子表贴式磁极极对数和调制块块数之间需要满足的关系。在同心磁齿轮中,可以通过调制块的作用,使得内、外气隙处的本侧空间的基波磁场与本侧的表贴式的磁极具有相同的极对数,使得相应的旋转磁场与对应转子同步旋转,从而实现磁耦合。其次以一台典型的磁场调制式磁齿轮为例,介绍计算磁齿轮矩角特性曲线以及转矩脉动的方法,即通过有限元仿真软件Ansoft计算得到转矩随内转子初始角度变化而改变的特性曲线,从而对于某特定转矩情况下的波形进行快速傅里叶分析(FFT),最后结合matlab软件中编译的用于计算曲线谐波畸变率(THD)的程序,求得相应转矩脉动。调制块的形状会明显影响谐波磁场,从而影响矩角特性和转矩脉动。传统的调制块每块均采用硅钢片进行制造装配,然而将小的硅钢片重叠装配具有一定困难。为了使得调制块结构简单且可靠,将连接桥引入,使得调制块连接成一个整体的调制环,从而使得制造装配变得简单。最后通过改变加入连接桥后的调制块的形状以及连接桥的位置,从而进行实验建模,得到其转矩特性,分析其转矩性能。进一步的,改变其中含方形调制块的调制环的块占比,进而探讨块占比的改变对于转矩性能的影响。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH132.41
【图文】：

２００２年的文献［１１］中关注了磁齿轮的材料，为获得更好的性能而运用了超导体。逡逑１９９１年，日本学者Ｋ．Ｉｋｕｔａ提出了无接触式的磁齿轮，这种磁齿轮与机械齿轮逡逑的外观相似，如图１－１所示，其中图ａ）为外齿啮合式，图ｂ）为内齿啮合式［１气在设逡逑计这类磁齿轮时，需要遵循以下两条原则：第一、为保证磁场的对偶分布，任何一逡逑个运动部件上永磁体磁极的个数必须为偶数，并且相邻的两个磁极充磁方向相反。逡逑第二、为了确保相邻两个运动部件的磁极所激发的磁场之间能实现有效的磁耦合，逡逑这两个相互靠近的运动部件上的永磁体的极矩应该相等。逡逑◎ＬＩ邋ｔｏ逡逑ａ）外齿啮合式逦ｂ）内齿啮合式逡逑图１－１无接触式磁齿轮逡逑１９９３年日本学者Ｓｈｉｎｋｉ邋Ｋｉｋｕｃｈｉ等在文献［１３］，［１４］提出了邋一种利用永磁体设计逡逑磁蜗轮的结构和方法，该设计的基本思想是：利用高传动比扩大啮合面积，减小齿逡逑轮尺寸。逡逑１９９６年，中国台湾学者Ｙ．Ｄ．Ｙａｏ等人提出了一种传动轴相互垂直的磁齿轮，如逡逑图１－２所示，其与机械齿轮中的伞形齿轮类似，这种结构可以改变运动轴的方向，逡逑文中研究了不同的传动比以及两转子之间的距离对这种磁齿轮性能的影响［１５］。逡逑３逡逑

齿轮并没有显示出明显的优势。逡逑１．２．２磁场调制式磁齿轮逡逑２００１年，英国学者Ｋ．Ａｔａｌｌａｈ和Ｄ．Ｈｏｗｅ提出了磁场调制式磁齿轮［４］，如图１－３逡逑所示为新型磁齿轮的结构示意图。该磁齿轮采用同轴结构，主要由低速侧转子、调逡逑４逡逑

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本文编号：2718565