用于海洋能发电的磁性齿轮设计与性能分析

发布时间：2017-08-13 21:34

  本文关键词：用于海洋能发电的磁性齿轮设计与性能分析

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【摘要】：近年来,随着传统化石能源的不断被消耗,开发与利用可再生能源已经成为当今社会发展的迫切需要。海洋能作为一种清洁的可再生能源,利用其发电可以减少对环境的污染。本文主要研究用于海洋能发电的磁性齿轮,这是一种利用磁场的耦合来传递转矩(或推力)以及转速(或速度)的新型传动装置,本文将通过理论分析和软件仿真对磁性齿轮装置进行设计与优化。第一,从解析法角度出发,根据磁性齿轮三个不同组件之间相对运动的不同得到这一结构运行的四种方式,并分析其各自对应的传动比；介绍磁性齿轮二维有限元计算方法,基于这些理论基础在ANSOFT MAXWELL平台下建立旋转磁性齿轮模型并对其进行剖分。第二,采用ANSOFT对旋转磁性齿轮进行建模,对比有无调磁环两种不同结构,采用傅里叶分析方法研究内外气隙的磁场分布情况,以此方式着重研究调磁环调磁铁心对于磁场调制的作用,使用静态场与瞬态场两种计算方式对这一结构磁性齿轮的静态转矩特性进行分析,分析采用瞬态场计算这一静态特性结果是否具有可信性。第三,在旋转式结构的基础之上,将其类比至直线式结构,参考旋转式结构的理论基础以及参数变化对静态特性的影响趋势,相应对直线式结构参数中调磁环铁心高度及径向厚度、内外永磁体的厚度以及气隙宽度等参数进行计算分析,依据高低速动子的最大静态推力、损耗以及经济效益等指标确定出最优的设计方案,其中包括永磁体的尺寸、内外铁心尺寸、调磁环尺寸、内外气隙等。最后,给出完整设计方案,并对其相关特性进行分析,指出本文研究中存在的不足以及后续需要继续展开工作的方向。
【关键词】：旋转磁性齿轮 直线磁性齿轮 气隙磁场调制 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41;TM612
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.1.1 海流能与波浪能特点与概况8
• 1.1.2 新型磁性齿轮简介与优点8-9
• 1.2 国内外磁性齿轮传动研究现状9-16
• 1.2.1 磁性齿轮概念的产生9-10
• 1.2.2 传统结构磁性齿轮传动研究10-14
• 1.2.3 新型结构磁性齿轮传动研究14-16
• 1.3 磁性齿轮在海洋能发电中的应用16-18
• 1.3.1 磁性齿轮在海流能发电中的应用16-17
• 1.3.2 磁性齿轮在波浪能发电中的应用17-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-20
• 第二章 磁性齿轮工作原理的基本理论20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 磁场调制式磁性齿轮的工作原理20-25
• 2.2.1 磁场解析表达式20-22
• 2.2.2 传动原理理论推导22-25
• 2.3 磁性齿轮二维有限元计算方法分析25-28
• 2.3.1 有限元方法简述25-26
• 2.3.2 磁性齿轮的二维有限元分析方法26-28
• 2.4 有限元分析软件ANSOFT MAXWELL介绍28-29
• 2.5 磁性齿轮二维有限元模型建立29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 旋转磁性齿轮结构建模与有限元分析计算32-50
• 3.1 引言32
• 3.2 调磁环导磁铁心磁场调制作用二维有限元分析32-41
• 3.2.1 无调磁环结构时的静态磁场分析32-37
• 3.2.2 有调磁环结构时的静态磁场分析37-41
• 3.3 旋转磁性齿轮二维有限元磁场静态分析41-46
• 3.4 旋转磁性齿轮静态转矩特性研究46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 直线磁性齿轮结构设计与参数优化分析50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 直线磁性齿轮结构与原设计参数50-51
• 4.3 直线磁性齿轮二维有限元磁场静态分析51-56
• 4.3.1 直线磁性齿轮静态推力特性分析52-54
• 4.3.2 直线磁性齿轮气隙径向磁场分析54-56
• 4.4 直线磁性齿轮结构参数优化计算分析56-63
• 4.4.1 调磁环铁心轴向高度影响的计算分析57-58
• 4.4.2 内、外电枢铁心径向宽度影响的计算分析58-60
• 4.4.3 调磁环铁心径向宽度影响的计算分析60
• 4.4.4 内、外电枢永磁体径向宽度影响的计算分析60-62
• 4.4.5 内、外气隙径向宽度影响的计算分析62-63
• 4.5 本章小结63-66
• 第五章 直线磁性齿轮样机优化结构与结果分析66-72
• 5.1 引言66
• 5.2 直线磁性齿轮样机结构与参数66-67
• 5.3 直线磁性齿轮样机特性仿真分析67-70
• 5.3.1 样机模型静态推力特性67-68
• 5.3.2 样机模型稳态推力特性68-69
• 5.3.3 样机模型磁场特性分析69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表论文及成果80

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1 程国明;郑耘;;对齿轮材料的研究[J];消费导刊;2010年08期

2 М.П.НОВИКОВ ,程┌，

本文编号：669013