新型磁场调制式磁性齿轮的设计研究

发布时间：2021-01-23 06:38

　　磁性齿轮依靠磁场作用传递转矩,其输入与输出之间非接触性传递的特点使得它在特定场合较机械齿轮具有特殊的优势。但是传统结构磁性齿轮转矩密度低,限制了磁性齿轮的推广应用。新型磁场调制式磁性齿轮内外转子采用同心式结构,有效提高了永磁体的利用率,其转矩密度较传统结构有了较大的提高,因此具有较好的应用前景。本文围绕这种新型磁场调制式磁性齿轮展开研究,具体做了以下几方面的工作:第一,采用解析法和二维有限元法对磁场调制式磁性齿轮的工作原理进行了详细分析,特别是对调磁环在这种新型磁性齿轮中的作用进行了重点研究,突出了调磁环所起到的磁场调制作用;在对新型磁性齿轮的转矩脉动问题进行分析研究的基础上,设计制造了一台传动比为7.33:1的新型磁性齿轮;并对磁性齿轮的两个重要特性——即静态转矩特性和稳态运行转矩特性进行了有限元计算分析。第二,根据国外文献资料,其所开发新型磁性齿轮样机实测最大转矩与二维有限元计算结果存在较大差异。本文在详细介绍基于标量磁位的三维有限元方法的基础上,编制了三维有限元程序,并将该程序成功地应用到新型磁性齿轮的分析之中,研究了新型磁性齿轮端部效应对计算静态转矩特性的影响。通过对二维有限元... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

传统径向式磁性齿轮(a)外啮合式结构(b)内啮合式结构

澳大利亚学者M.H.Naghal和丹麦学者F.T.Jorgensen将钦铁硼永磁材料应用到传统磁性齿轮设计中，在文献L101中M.H.Nagnal设计开发了传动比为3:1的径向式外啮合磁性齿轮，其结构示意图和样机照片如图1一3所示。在文献【川中F.T.Jorgensen则设计开发了传动比为4:1的径向式外啮合磁性齿轮，其结构示意图和样机实验平台如图1一4所示。根据文献〔川的论述，在大、小齿轮间隔气隙为1~情况下，F.T.Jorgensen的样机转矩密度为17.6kNm/m3。可见即使采用高性能的钦铁硼永磁材料，传统结构磁性齿轮的转矩密度仍然偏低。图1一3.M.H.Na勿al设计开发的磁性齿轮结构示意图及样机照片

南门晌饮(a)(b)图1一2.K.Tsurumoto所开发磁性齿轮结构示意图(a)渐开线式结构(b)蜗轮式结构近年来，澳大利亚学者M.H.Naghal和丹麦学者F.T.Jorgensen将钦铁硼永磁材料应用到传统磁性齿轮设计中，在文献L101中M.H.Nagnal设计开发了传动比为3:1的径向式外啮合磁性齿轮，其结构示意图和样机照片如图1一3所示。在文献【川中F.T.Jorgensen则设计开发了传动比为4:1的径向式外啮合磁性齿轮，其结构示意图和样机实验平台如图1一4所示。根据文献〔川的论述，在大、小齿轮间隔气隙为1~情况下，F.T.Jorgensen的样机转矩密度为17.6kNm/m3。可见即使采用高性能的钦铁硼永磁材料，传统结构磁性齿轮的转矩密度仍然偏低。?

【参考文献】：
期刊论文
[1]200kW无泄漏高温磁力传动泵研制成功[J]. 薛宽荣.  石油化工设备技术. 2007(03)
[2]磁力传动及其应用与设计[J]. 廖伟强,张斌,曾德长.  机械设计与制造. 2007(05)
[3]数值解析结合法提高电机磁场后处理计算精度[J]. 章跃进,江建中,崔巍.  中国电机工程学报. 2007(03)
[4]稀土永磁齿轮传动系统动态仿真研究[J]. 田杰,邓辉华,赵韩,王勇.  中国机械工程. 2006(22)
[5]磁力泵磁性联轴器的磁场数值计算[J]. 孔繁余,陈刚,曹卫东,孙建,季建刚.  机械工程学报. 2006(11)
[6]考虑非线性磁导率稀土永磁齿轮磁场研究[J]. 田杰,邓辉华,张萍,赵韩.  机械工程师. 2006(01)
[7]永磁电机有限元时步法的研究与应用[J]. 龚宇,崔巍,施进浩,江建中.  微特电机. 2005(10)
[8]永磁齿轮在人工心脏中的应用研究[J]. 张建涛,夏东.  微特电机. 2005(09)
[9]永磁齿轮转矩特性研究[J]. 张建涛,夏东.  机械. 2005(03)
[10]磁力泵联轴器设计[J]. 曹卫东,施卫东,孔繁余.  水泵技术. 2004(06)

博士论文
[1]大功率聚磁式横磁通永磁电机设计及其优化技术研究[D]. 包广清.上海大学 2006
[2]基于标量磁位三维有限元法新型横向磁场电机设计与研究[D]. 郑文鹏.上海大学 2006
[3]旋转电机磁场计算数值解析结合法研究[D]. 章跃进.上海大学 2005
[4]基于电磁场数值计算的永磁电机性能分析方法研究[D]. 刘瑞芳.东南大学 2002



本文编号：2994747