基于有限元方法的圆柱直齿电磁齿轮爪极结构参数的研究
发布时间：2021-04-23 17:54
直齿圆柱电磁齿轮作为一种新型的磁力传动机构，具有能够向非导磁材料组成的封闭空间传递动力的特殊功能。这种传动机构的主动轮与从动轮之间没有物理接触，是通过磁场相互耦合产生的磁力来实现力矩和功率的非接触传递。本文以电磁场的三维有限元分析方法为基础，对电磁齿轮的结构设计作了初步探索；对有限元分析软件ANSYS在电磁齿轮分析中的应用做了深入的研究。主要研究内容有：首先，应用ANSYS有限性元分析软件的APDL参数化语言编写了通用的电磁齿轮三维建模程序，构建了直齿圆柱电磁齿轮的三维实体模型；其次，应用3D标量势法对电磁齿轮的模型其进行了分析计算，得到了在不同爪极结构参数下电磁齿轮的电磁转矩；最后，根据计算结果讨论了电磁齿轮转矩的静态特性；研究了不同爪极结构参数对电磁齿轮传动转矩的影响；为今后电磁齿轮的设计和研究工作提供打下了基础，具有一定的参考价值。
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 课题的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 非接触磁性齿轮传动的特点及应用
1.4 电磁齿轮工作原理
1.5 电磁齿轮传动系统的组成及工作原理
1.5.1 系统组成
1.5.2 电磁齿轮传动系统工作原理
1.6 课题研究的内容
第二章 电磁齿轮有限元分析方法
2.1 有限元方法简介
2.2 有限元方法的基本步骤
2.3 电磁齿轮磁场分析的二维有限元方法
2.3.1 建立积分方程
2.3.2 单元分析
2.3.3 总体合成
2.3.4 边界条件处理
2.3.5 求解及后处理
2.4 电磁齿轮三维有限元方法
2.5 麦克斯韦方法计算磁场力
2.6 虚功方法计算磁场力
2.7 有限元软件ANSYS简介
2.8 ANSYS分析电磁齿轮电磁场问题时应注意的问题
2.9 ANSYS三维静态磁场分析方法简介
2.9.1 标量势法（Scalar Method）
2.9.2 单元边法（Edge-based Method）
第三章 电磁齿轮结构设计
3.1 电磁齿轮的材料选择
3.1.1 爪极材料的选择
3.1.2 隔磁环材料的选择
3.1.3 铁芯材料的选择
3.1.4 齿轮轴材料的选择
3.1.5 齿轮箱材料的选择
3.2 不同爪极数齿轮的合理匹配条件
3.3 线圈匝数的计算
3.4 电磁齿轮爪极形状的研究
3.4.1 爪极的结构形式
3.4.2 爪极电磁场的三维有限元分析
3.4.3 计算结果分析
第四章 电磁齿轮仿真计算及结果分析
4.1 应用标题势法计算电磁齿轮转矩
4.1.1 运用APDL参数化编程语言构建电磁齿轮通用模型
4.1.2 选择单元和定义材料属性
4.1.3 划分网格
4.1.4 加边界条件
4.1.5 求解与后处理
4.1.6 转矩计算
4.1.7 标量势法对电磁齿轮仿真时应注意的问题
4.2 两齿轮耦合时磁力线分布情况
4.3 从动轮转矩静态特性分析
4.4 电磁齿轮各气隙厚度变化对转矩的影响
4.4.1 工作气隙对转矩产生的影响
4.4.2 齿轮内部径向气隙对转矩产生的影响
4.4.3 爪极间周向气隙对转矩产生的影响
4.5 加载电流大小对转矩的影响
4.6 爪极对数对最大转矩的影响
4.7 爪极长度和半径之比对转矩产生的影响
4.8 爪极厚度对转矩产生的影响
第五章 结论
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]直齿圆柱电磁齿轮中电磁场的有限元分析[J]. 陈伦军,张莉,雷勇. 贵州工业大学学报(自然科学版). 2004(05)
[2]基于ANSYS的电磁轴承特性分析系统[J]. 祝长生,郑坚强. 轴承. 2004(07)
[3]横向磁通电机的三维磁场分析与计算[J]. 王晓远,任娜,刘艳,闫杰. 微电机(伺服技术). 2004(02)
[4]单线圈单稳态永磁机构接触器三维磁场分析和电磁吸力的计算[J]. 邹洪超,娄建勇,荣命哲. 低压电器. 2004(03)
[5]电磁力有限元分析中麦克斯韦应力法的积分路径选取的研究[J]. 阎秀恪,谢德馨,高彰燮,于存湛. 电工技术学报. 2003(05)
[6]圆柱直齿电磁齿轮传动的研究[J]. 陈伦军,陈海虹,罗延科. 现代机械. 2003(05)
[7]静电场力磁场力的虚位移解法[J]. 刘栓江,刘伟. 平顶山工学院学报. 2003(03)
[8]基于三维磁场分析建立电磁铁等效磁路的研究[J]. 向洪岗,陈德桂,李兴文,吴锐,刘洪武,耿英三. 西安交通大学学报. 2003(08)
[9]爪极汽车发电机的磁场分析和计算[J]. 王群京,李国丽,马飞,陈军. 微特电机. 2003(01)
[10]一种新型混合励磁爪极发电机的建模和计算[J]. 王群京,陈军,姜卫东,吴立建. 中国电机工程学报. 2003(02)
硕士论文
[1]平行轴永磁齿轮的特性研究[D]. 陈匡非.中国科学院研究生院（电工研究所） 2003
本文编号：3155774
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 课题的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 非接触磁性齿轮传动的特点及应用
1.4 电磁齿轮工作原理
1.5 电磁齿轮传动系统的组成及工作原理
1.5.1 系统组成
1.5.2 电磁齿轮传动系统工作原理
1.6 课题研究的内容
第二章 电磁齿轮有限元分析方法
2.1 有限元方法简介
2.2 有限元方法的基本步骤
2.3 电磁齿轮磁场分析的二维有限元方法
2.3.1 建立积分方程
2.3.2 单元分析
2.3.3 总体合成
2.3.4 边界条件处理
2.3.5 求解及后处理
2.4 电磁齿轮三维有限元方法
2.5 麦克斯韦方法计算磁场力
2.6 虚功方法计算磁场力
2.7 有限元软件ANSYS简介
2.8 ANSYS分析电磁齿轮电磁场问题时应注意的问题
2.9 ANSYS三维静态磁场分析方法简介
2.9.1 标量势法（Scalar Method）
2.9.2 单元边法（Edge-based Method）
第三章 电磁齿轮结构设计
3.1 电磁齿轮的材料选择
3.1.1 爪极材料的选择
3.1.2 隔磁环材料的选择
3.1.3 铁芯材料的选择
3.1.4 齿轮轴材料的选择
3.1.5 齿轮箱材料的选择
3.2 不同爪极数齿轮的合理匹配条件
3.3 线圈匝数的计算
3.4 电磁齿轮爪极形状的研究
3.4.1 爪极的结构形式
3.4.2 爪极电磁场的三维有限元分析
3.4.3 计算结果分析
第四章 电磁齿轮仿真计算及结果分析
4.1 应用标题势法计算电磁齿轮转矩
4.1.1 运用APDL参数化编程语言构建电磁齿轮通用模型
4.1.2 选择单元和定义材料属性
4.1.3 划分网格
4.1.4 加边界条件
4.1.5 求解与后处理
4.1.6 转矩计算
4.1.7 标量势法对电磁齿轮仿真时应注意的问题
4.2 两齿轮耦合时磁力线分布情况
4.3 从动轮转矩静态特性分析
4.4 电磁齿轮各气隙厚度变化对转矩的影响
4.4.1 工作气隙对转矩产生的影响
4.4.2 齿轮内部径向气隙对转矩产生的影响
4.4.3 爪极间周向气隙对转矩产生的影响
4.5 加载电流大小对转矩的影响
4.6 爪极对数对最大转矩的影响
4.7 爪极长度和半径之比对转矩产生的影响
4.8 爪极厚度对转矩产生的影响
第五章 结论
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]直齿圆柱电磁齿轮中电磁场的有限元分析[J]. 陈伦军,张莉,雷勇. 贵州工业大学学报(自然科学版). 2004(05)
[2]基于ANSYS的电磁轴承特性分析系统[J]. 祝长生,郑坚强. 轴承. 2004(07)
[3]横向磁通电机的三维磁场分析与计算[J]. 王晓远,任娜,刘艳,闫杰. 微电机(伺服技术). 2004(02)
[4]单线圈单稳态永磁机构接触器三维磁场分析和电磁吸力的计算[J]. 邹洪超,娄建勇,荣命哲. 低压电器. 2004(03)
[5]电磁力有限元分析中麦克斯韦应力法的积分路径选取的研究[J]. 阎秀恪,谢德馨,高彰燮,于存湛. 电工技术学报. 2003(05)
[6]圆柱直齿电磁齿轮传动的研究[J]. 陈伦军,陈海虹,罗延科. 现代机械. 2003(05)
[7]静电场力磁场力的虚位移解法[J]. 刘栓江,刘伟. 平顶山工学院学报. 2003(03)
[8]基于三维磁场分析建立电磁铁等效磁路的研究[J]. 向洪岗,陈德桂,李兴文,吴锐,刘洪武,耿英三. 西安交通大学学报. 2003(08)
[9]爪极汽车发电机的磁场分析和计算[J]. 王群京,李国丽,马飞,陈军. 微特电机. 2003(01)
[10]一种新型混合励磁爪极发电机的建模和计算[J]. 王群京,陈军,姜卫东,吴立建. 中国电机工程学报. 2003(02)
硕士论文
[1]平行轴永磁齿轮的特性研究[D]. 陈匡非.中国科学院研究生院（电工研究所） 2003
本文编号：3155774
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3155774.html
