磁场调制型永磁减速器基础研究

发布时间：2017-10-22 19:08

  本文关键词：磁场调制型永磁减速器基础研究

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【摘要】：磁场调制型永磁减速器是一种新型的传动装置,它依靠永磁体磁场的耦合作用实现运动与转矩的传递,可以实现主、从动转子的无接触运动,因而可以消除机械齿轮减速器存在的摩擦、磨损、噪音等问题,而且具有磁能利用率高、转矩密度大、物理隔离传动和过载保护等优点。磁场调制型永磁减速器有径向调制和轴向调制两种结构形式。目前,国内外关于永磁减速器的研究主要集中在结构研究和静态特性研究(或准静态特性)方面,其基础理论和设计方法还缺乏系统研究,制约了永磁减速器的推广和应用。本文使用Comsol Multiphysics软件,对永磁减速器的传动特性及其与结构参数和材料性能参数的关系进行了有限元仿真研究,为永磁减速器的设计提供了一些参考依据。首先,介绍了其传动原理数学模型;使用有限元仿真和谐波分析法对气隙磁密的分布情况进行了研究,直观的阐明了磁场调制原理和永磁减速器的工作机理;通过对矩角静特性曲线的分析,对永磁减速器的工作特点进行了说明。其次,使用2D有限元瞬态法,研究了磁极对数、传动比、转速、初始滑差角(负载)四个因素对径向调制永磁减速器的传动特性影响情况,得到输出转矩和传动效率随四个因素的变化规律。再次,使用3D有限元法和正交试验法,研究了主要结构参数和材料性能参数对轴向调制永磁减速器的输出静转矩的影响规律,并通过极差分析得到了一组获得较大输出静转矩的结构参数组合。最后,提出了两种新的设备,高转矩盘式永磁减速器和盘式磁场调制型交流永磁减速电机,并做了初步的仿真分析;仿真表明前者可以提供更大的转矩密度,而后者可以直接输出低速大转矩。
【关键词】：磁场调制 永磁 减速器 有限元仿真 减速电机
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH139
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外发展综述11-23
• 1.2.1 传统的磁力齿轮11-15
• 1.2.2 磁场调制型永磁齿轮15-19
• 1.2.3 其他几种形式的永磁齿轮19-21
• 1.2.4 磁场调制型永磁齿轮的发展趋势——磁场调制型复合电机21-23
• 1.3 本文的主要内容23-25
• 2 磁场调制型永磁减速器传动原理及仿真分析25-41
• 2.1 磁场调制型永磁减速器结构25-27
• 2.2 磁场调制型永磁减速器传动原理分析27-30
• 2.3 气隙磁密谐波分析30-37
• 2.3.1 径向调制永磁减速器的气隙磁密谐波分析30-34
• 2.3.2 轴向调制永磁减速器的气隙磁密谐波分析34-37
• 2.4 永磁减速器的矩角静特性及工作过程分析37-40
• 2.5 本章小结40-41
• 3 径向调制永磁减速器传动特性及其影响因素研究41-53
• 3.1 准动态仿真法41-42
• 3.2 传动稳定性分析42-43
• 3.3 磁极对数对输出转矩和传动效率的影响43-45
• 3.3.1 磁极对数组合方案及仿真结果43-44
• 3.3.2 输出转矩分析44
• 3.3.3 传动效率分析44-45
• 3.3.4 输出转矩和传动效率的综合分析45
• 3.4 传动比对输出转矩和传动效率的影响45-47
• 3.4.1 仿真结果45-47
• 3.4.2 仿真结果讨论47
• 3.5 转速对输出转矩和传动效率的影响47-49
• 3.5.1 仿真结果47-48
• 3.5.2 仿真结果讨论48-49
• 3.6 初始滑差角对输出转矩和传动效率的影响49-52
• 3.6.1 仿真结果49-51
• 3.6.2 仿真结果讨论51-52
• 3.7 本章小结52-53
• 4 轴向调制永磁减速器转矩特性影响因素的仿真研究53-61
• 4.1 主要结构参数的正交试验53-56
• 4.1.1 仿真试验安排与极差分析53-56
• 4.1.2 结果讨论56
• 4.2 材料性能参数的正交试验56-60
• 4.2.1 仿真试验安排与极差分析56-59
• 4.2.2 结果讨论59-60
• 4.3 本章小结60-61
• 5 高转矩盘式永磁减速器61-73
• 5.1 Halbach永磁阵列简介61-62
• 5.2 普通阵列永磁减速器62-63
• 5.3 高转矩盘式永磁减速器（B）63-68
• 5.3.1 结构和磁极排列63-64
• 5.3.2 磁密谐波分析64-66
• 5.3.3 矩角静特性分析66
• 5.3.4 主动磁极扇形角优化66-68
• 5.4 高转矩盘式永磁减速器（C）68-72
• 5.4.1 结构和磁极排列68
• 5.4.2 磁密谐波分析68-70
• 5.4.3 矩角静特性分析70-71
• 5.4.4 主动磁极扇形角优化71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 6 一种盘式磁场调制型交流永磁减速电机73-81
• 6.1 结构73-76
• 6.2 工作原理76
• 6.3 盘式磁场调制型交流永磁减速电机的仿真76-79
• 6.3.1 励磁定子单独作用时在主、从动侧气隙处的磁密分布77-79
• 6.3.2 输出静转矩的仿真79
• 6.4 本章小结79-81
• 7 课题总结与展望81-83
• 7.1 课题总结81-82
• 7.2 课题展望82-83
• 参考文献83-89
• 作者简历89-91
• 学位论文数据集91

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本文编号：1079677