基于稀土同心式永磁齿轮复合电机的研究
发布时间：2021-01-09 23:54
同心式永磁齿轮（Coaxial Permanent Magnetic Gear,CPMG）属于高转矩密度（转矩密度为现有永磁电机2倍以上）、高效率运行及非接触式动力传递的磁力传动机构。将CPMG与永磁电机相复合则可获得体积小、重量轻且具有与CPMG相同转矩密度的永磁复合电机。本文首先详细介绍了永磁电机、永磁齿轮以及永磁复合电机的国内外发展状况,并基于上述装置的优、缺点,提出了一种基于同心式永磁齿轮的新型永磁复合电机（Coaxial Permanent magnet gear Composite Motor,CPCM）。分析了 CPCM 核心部件——CPMG 的机械结构及其运行机理,建立了 CPMG的气隙磁场数理模型,推导出CPMG调磁环所需的调制函数。初步确定了 CPMG的机械结构参数,包括传动比、外形体积及内外转子的磁极对数等,并在ANSYS仿真环境,建立了所需的CPMG仿真模型。对CPMG在有、无调磁环两种状态下的内、外转子气隙磁场进行有限元仿真和傅里叶变换,验证了理论分析与计算结果的正确性。基于CPMG转矩的静态及动态两种特性曲线,对CPMG的永磁体形状及调磁环结构进行了优化:采...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
偏心盘式永磁齿轮Fig.l.lInvolutemagneticgear
铪入轴?Ｎ极??图１．１偏心盘式永磁齿轮?图１．２外啮合式永磁齿轮??Ｆｉｇ．１．１?Ｉｎｖｏｌｕｔｅ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｇｅａｒ?Ｆｉｇ．?１．２?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｇｅａｒ?ｔｙｐｅ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ??ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｇｅａｒ??９％年，我国台湾学者提出一种与机械齿轮中的锥形齿轮相类似的磁齿轮动轮的轴线和从动轮的轴线相互垂直，永磁体的Ｎ极、Ｓ极依次交叉分布。该样机传递最大转矩为〇．５４Ｗ．Ｗ?［３３］。??００１年，英国Ｋ．Ａｔａｌｌａｈ提出一种图１．３所示的同心式永磁齿轮（Ｃｏａｘｉａｌ?ＭａＣＰＭＧ）。ＣＰＭＧ具有三层转子，二层气隙，其内、外永磁体采用调磁环、外永磁体的磁极对数匹配。由于充分利用了每一块永磁体，因此ＣＰＭＧ可高达７２ＡｉＶ．ｗ／ｗ３【３４－３５１。??－??
?大连交通大学工学硕士学位论文???２００４年，Ｋ．?Ａｔａｌｌａｈ教授又计算出了?ＣＰＭＧ内外气隙的磁通密度表达式，并借助??有限元分析方法，研宄了不同传动比下的气隙磁通密度波形，进一步验证了理论计算的??正确性，并首次进行样机试验，结果表明ＣＰＭＧ运行稳定，且运行效率可高达９７％??Ｋ．?Ａｔａｌｌａｈ提出的上述两种结构使ＣＰＭＧ应用前景进一步扩大，为ＣＰＭＧ与永磁电??机相结合而成的复合电机奠定了基础。??２０１４年，丹麦奥尔堡大学的Ｐｅｔｅｒ?Ｏｍａｎｄ教授及其团队提出一种永磁体内置式永磁??齿轮拓扑结构，如图１．４所示，该永磁齿轮的内转子内嵌安装８块永磁体，根据磁场聚??磁原理，８块永磁体会形成４对磁极：在ＣＰＭＧ的外转子安装４４块永磁体，形成２２对??磁极，安装２６块调磁极块，该ＣＰＭＧ的传动比为５．５：１。并研发该ＣＰＭＧ样机，如图??１．５所示，将该样机的性能与几种传统机械齿轮的性能进行比较分析，结果表明该ＣＰＭＧ??的各项性能指标远优于传统机械齿轮［３９４（）］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]含Halbach永磁阵列的磁场调制式磁力齿轮特性分析[J]. 曹家勇,孙凯文,任超,王镜森. 机械传动. 2017(03)
[2]基于磁齿轮调制的复合电机有限元分析[J]. 李浩,井立兵,杨岸涛. 磁性材料及器件. 2017(01)
[3]基于响应面法的磁力齿轮参数优化设计[J]. 周晓刚,辛灿祥. 微特电机. 2016(10)
[4]磁力齿轮发展综述[J]. 付兴贺,王标,林明耀. 电工技术学报. 2016(18)
[5]磁场调制式永磁齿轮齿槽转矩分析[J]. 葛研军,王玥,孙磊道. 大连交通大学学报. 2015(04)
[6]聚磁式场调制永磁风力发电机输出特性改善的研究[J]. 李祥林,程明,邹国棠. 中国电机工程学报. 2015(16)
[7]磁场调制式永磁齿轮气隙磁密数理模型建立及其运行机理分析[J]. 葛研军,刘艳龙,赵鹏,周凯凯. 机械传动. 2014(07)
[8]永磁磁性齿轮的研究现状及发展前景[J]. 王双全. 科技创新导报. 2012(18)
[9]调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算[J]. 葛研军,聂重阳,辛强. 机械工程学报. 2012(11)
[10]磁场调制式永磁齿轮结构参数与转矩关系[J]. 葛研军,辛强,聂重阳. 机械传动. 2012(04)
博士论文
[1]磁场调制式永磁容错电机的分析、设计与控制[D]. 徐亮.江苏大学 2017
[2]兆瓦级高速永磁电机关键问题研究[D]. 杜光辉.沈阳工业大学 2015
[3]新型磁场调制式永磁直线同步电机的特性研究[D]. 王明杰.郑州大学 2015
[4]永磁电机磁场解析方法及其应用研究[D]. 郭思源.华中科技大学 2014
[5]磁场调制型永磁齿轮与低速电机的研究[D]. 王利利.浙江大学 2012
[6]永磁同步电动机设计关键技术与方法研究[D]. 冯垚径.华中科技大学 2012
[7]电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[D]. 吴世华.哈尔滨工业大学 2010
[8]新型磁齿轮复合电机的设计研究[D]. 杜世勤.上海大学 2010
[9]新型永磁电机的设计、分析与应用研究[D]. 黄明星.浙江大学 2008
[10]组合励磁稀土永磁同步发电机的设计研究[D]. 窦一平.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]动车牵引轮边直驱永磁电机的研究[D]. 姜瑞雪.沈阳工业大学 2017
[2]磁齿轮复合电机内转子涡流损耗分析与设计[D]. 刘金.江苏大学 2017
[3]电动汽车用新型磁传动复合电机的研究[D]. 张岩.哈尔滨理工大学 2017
[4]电动汽车用永磁同步电动机设计及研究[D]. 王欢.沈阳工业大学 2017
[5]双侧输出低速大转矩复合电机的设计与仿真[D]. 刘闻博.哈尔滨理工大学 2015
[6]低速大转矩永磁同步电动机转子结构优化设计[D]. 矫键.沈阳工业大学 2013
[7]永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D]. 梅国权.南京理工大学 2013
[8]起重用低速大扭矩永磁同步电动机研究与设计[D]. 杨萌.华中科技大学 2013
[9]低速永磁同步发电机的优化设计及特性分析[D]. 张邵波.合肥工业大学 2012
[10]径向磁场调制型无刷双转子电机的研究[D]. 白金刚.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2967647
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
偏心盘式永磁齿轮Fig.l.lInvolutemagneticgear
铪入轴?Ｎ极??图１．１偏心盘式永磁齿轮?图１．２外啮合式永磁齿轮??Ｆｉｇ．１．１?Ｉｎｖｏｌｕｔｅ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｇｅａｒ?Ｆｉｇ．?１．２?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｇｅａｒ?ｔｙｐｅ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ??ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｇｅａｒ??９％年，我国台湾学者提出一种与机械齿轮中的锥形齿轮相类似的磁齿轮动轮的轴线和从动轮的轴线相互垂直，永磁体的Ｎ极、Ｓ极依次交叉分布。该样机传递最大转矩为〇．５４Ｗ．Ｗ?［３３］。??００１年，英国Ｋ．Ａｔａｌｌａｈ提出一种图１．３所示的同心式永磁齿轮（Ｃｏａｘｉａｌ?ＭａＣＰＭＧ）。ＣＰＭＧ具有三层转子，二层气隙，其内、外永磁体采用调磁环、外永磁体的磁极对数匹配。由于充分利用了每一块永磁体，因此ＣＰＭＧ可高达７２ＡｉＶ．ｗ／ｗ３【３４－３５１。??－??
?大连交通大学工学硕士学位论文???２００４年，Ｋ．?Ａｔａｌｌａｈ教授又计算出了?ＣＰＭＧ内外气隙的磁通密度表达式，并借助??有限元分析方法，研宄了不同传动比下的气隙磁通密度波形，进一步验证了理论计算的??正确性，并首次进行样机试验，结果表明ＣＰＭＧ运行稳定，且运行效率可高达９７％??Ｋ．?Ａｔａｌｌａｈ提出的上述两种结构使ＣＰＭＧ应用前景进一步扩大，为ＣＰＭＧ与永磁电??机相结合而成的复合电机奠定了基础。??２０１４年，丹麦奥尔堡大学的Ｐｅｔｅｒ?Ｏｍａｎｄ教授及其团队提出一种永磁体内置式永磁??齿轮拓扑结构，如图１．４所示，该永磁齿轮的内转子内嵌安装８块永磁体，根据磁场聚??磁原理，８块永磁体会形成４对磁极：在ＣＰＭＧ的外转子安装４４块永磁体，形成２２对??磁极，安装２６块调磁极块，该ＣＰＭＧ的传动比为５．５：１。并研发该ＣＰＭＧ样机，如图??１．５所示，将该样机的性能与几种传统机械齿轮的性能进行比较分析，结果表明该ＣＰＭＧ??的各项性能指标远优于传统机械齿轮［３９４（）］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]含Halbach永磁阵列的磁场调制式磁力齿轮特性分析[J]. 曹家勇,孙凯文,任超,王镜森. 机械传动. 2017(03)
[2]基于磁齿轮调制的复合电机有限元分析[J]. 李浩,井立兵,杨岸涛. 磁性材料及器件. 2017(01)
[3]基于响应面法的磁力齿轮参数优化设计[J]. 周晓刚,辛灿祥. 微特电机. 2016(10)
[4]磁力齿轮发展综述[J]. 付兴贺,王标,林明耀. 电工技术学报. 2016(18)
[5]磁场调制式永磁齿轮齿槽转矩分析[J]. 葛研军,王玥,孙磊道. 大连交通大学学报. 2015(04)
[6]聚磁式场调制永磁风力发电机输出特性改善的研究[J]. 李祥林,程明,邹国棠. 中国电机工程学报. 2015(16)
[7]磁场调制式永磁齿轮气隙磁密数理模型建立及其运行机理分析[J]. 葛研军,刘艳龙,赵鹏,周凯凯. 机械传动. 2014(07)
[8]永磁磁性齿轮的研究现状及发展前景[J]. 王双全. 科技创新导报. 2012(18)
[9]调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算[J]. 葛研军,聂重阳,辛强. 机械工程学报. 2012(11)
[10]磁场调制式永磁齿轮结构参数与转矩关系[J]. 葛研军,辛强,聂重阳. 机械传动. 2012(04)
博士论文
[1]磁场调制式永磁容错电机的分析、设计与控制[D]. 徐亮.江苏大学 2017
[2]兆瓦级高速永磁电机关键问题研究[D]. 杜光辉.沈阳工业大学 2015
[3]新型磁场调制式永磁直线同步电机的特性研究[D]. 王明杰.郑州大学 2015
[4]永磁电机磁场解析方法及其应用研究[D]. 郭思源.华中科技大学 2014
[5]磁场调制型永磁齿轮与低速电机的研究[D]. 王利利.浙江大学 2012
[6]永磁同步电动机设计关键技术与方法研究[D]. 冯垚径.华中科技大学 2012
[7]电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[D]. 吴世华.哈尔滨工业大学 2010
[8]新型磁齿轮复合电机的设计研究[D]. 杜世勤.上海大学 2010
[9]新型永磁电机的设计、分析与应用研究[D]. 黄明星.浙江大学 2008
[10]组合励磁稀土永磁同步发电机的设计研究[D]. 窦一平.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]动车牵引轮边直驱永磁电机的研究[D]. 姜瑞雪.沈阳工业大学 2017
[2]磁齿轮复合电机内转子涡流损耗分析与设计[D]. 刘金.江苏大学 2017
[3]电动汽车用新型磁传动复合电机的研究[D]. 张岩.哈尔滨理工大学 2017
[4]电动汽车用永磁同步电动机设计及研究[D]. 王欢.沈阳工业大学 2017
[5]双侧输出低速大转矩复合电机的设计与仿真[D]. 刘闻博.哈尔滨理工大学 2015
[6]低速大转矩永磁同步电动机转子结构优化设计[D]. 矫键.沈阳工业大学 2013
[7]永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D]. 梅国权.南京理工大学 2013
[8]起重用低速大扭矩永磁同步电动机研究与设计[D]. 杨萌.华中科技大学 2013
[9]低速永磁同步发电机的优化设计及特性分析[D]. 张邵波.合肥工业大学 2012
[10]径向磁场调制型无刷双转子电机的研究[D]. 白金刚.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2967647
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