發(fā)布時間：2020-11-21 03:32

　　 磁力齒輪是一種能夠通過磁耦合實現力和轉矩傳遞的傳動裝置,其具有無摩擦、無需潤滑、隔震和過載保護等優(yōu)點,并能夠實現無接觸傳動。調磁極片作為高性能磁力齒輪結構中的關鍵部分,它的引入使得永磁體利用率得到很大提升,進一步提高了磁力齒輪的轉矩密度和傳動效率。本文主要對以下幾個方面進行了研究:(1)提出側邊正弦和側邊三角形調磁極片結構。首先介紹了磁力齒輪的結構組成及其四種工作模式,對開槽率進行了定義,并對側邊正弦和側邊三角形調磁極片結構進行參數設置;其次,引入調制函數概念,利用解析法分析磁力齒輪的調制原理,并運用Matlab軟件對無調磁極片和有調磁極片兩種情況下徑向氣隙磁場的分布進行計算。(2)進行不同調磁極片結構時磁力齒輪傳動性能有限元模擬分析。利用Ansoft 2D有限元分析軟件對磁力齒輪內、外轉子永磁體單獨勵磁且在有、無調磁極片兩種情況下的靜態(tài)磁場進行分析,進一步分析調磁極片對氣隙磁場的調制作用,并與理論計算進行比較;利用有限元分析軟件分析側邊正弦和側邊三角形調磁極片結構參數與磁力齒輪靜態(tài)轉矩的變化關系,并選出靜態(tài)轉矩性能好的側邊正弦調磁極片結構;然后通過Ansoft 2D和3D有限元分析軟件對應用傳統扇形調磁極片、側邊正弦曲線幅值分別為2mm和-2mm的側邊正弦調磁極片結構磁力齒輪的傳動性能進行模擬分析,得到幅值為2mm側邊正弦調磁極片結構能有效提高磁力齒輪傳動性能,從而確立最優(yōu)型調磁極片結構。(3)推導了高性能磁力齒輪齒槽轉矩理論公式。分析了產生磁力齒輪轉矩波動的原因,得出齒槽轉矩和諧波轉矩是產生轉矩波動的主要因素;同時分析了單個永磁體相對調磁極片位置變化一個周期時,齒槽轉矩形成的過程、調磁極片受到的切向力,獲得了齒槽轉矩波形的變化規(guī)律;通過對磁力齒輪齒槽轉矩的組成進行分析,推導出三部分齒槽轉矩理論公式;應用Ansoft 2D有限元分析軟件分別模擬分析了氣隙大小、調磁極片徑向厚度、開槽率和正弦曲線幅值對磁力齒輪齒槽轉矩的影響。(4)研制了調磁極塊數為22的側邊正弦和扇形兩種調磁裝置,并進行兩種調磁裝置時的磁力齒輪傳動性能實驗研究。搭建磁力齒輪傳動實驗平臺,選用永磁體磁極對數分別為7和15的磁力齒輪內、外轉子,應用側邊正弦和扇形調磁裝置磁力齒輪搭建磁力齒輪實驗平臺進行傳動性能研究,對磁力齒輪的空載損耗,以及在不同負載和輸入轉速下,應用側邊正弦和扇形調磁極片磁力齒輪轉矩、轉速進行實驗測量,從而獲得該兩種不同調磁裝置下磁力齒輪轉矩、轉速及傳動效率的變化規(guī)律。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

高性能磁力齒輪新型調磁極片結構設計與實驗研究在早期的磁力齒輪研究中，國內外學者主要是根據機械式齒輪結構提出類磁力齒輪結構。磁力齒輪結構中，依據其結構中是否引入調磁裝置將磁力齒為傳統磁力齒輪和磁場調制型磁力齒輪兩大類：第一類是傳統磁力齒輪，即齒輪結構與機械式齒輪類似，本質上說就是用永磁體代替了機械齒輪中輪齒；第二類是磁場調制型磁力齒輪，又稱高性能磁力齒輪，其主要是在傳統磁輪機構中引入了調磁裝置，通過調磁裝置對氣隙磁場的調制，使得磁場的利得到了很大的提升。上世紀 40 年代 H.T.Faus 在一篇關于磁力齒輪專利[6]中提出盤式磁力齒輪輪蝸桿式磁力齒輪，這兩種不同磁力齒輪結構均都是基于機械式齒輪結構拓來，如圖 1.1 所示。

江 蘇 大 學 碩 士 學 位 論 文輪結構[9]，其在基體上排列設置漸開線形狀永磁體，該種磁力齒輪的傳動比為3:1，永磁體材料為第二代稀土永磁材料釤鈷，且其與徑向式磁力齒輪永磁體耦合區(qū)域不同，漸開線磁力齒輪機構見圖 1.3(a)。在隨后的幾年里，S.Kikuchi 和K.Tsurumoto 分別在 1993 和 1994 年提出了蝸輪蝸桿[10]和蝸輪蝸桿磁力斜齒輪結構[11]。圖 1.3(b)為蝸輪蝸桿磁力齒輪結構，其傳動比為 33:1，能夠提供的最大轉矩為 11.5N·m，轉矩密度大約為 0.1kN·m/m3；圖 1.3(c)所示為蝸輪蝸桿磁力斜齒輪結構，其結構相當于將蝸桿替換成斜齒輪，傳動比為 1:0.575，轉矩密度為2.4kN·m/m3，轉矩密度大于蝸輪蝸桿磁力齒輪傳動轉矩密度。

[15]。為了達到對氣隙磁場調制的目的，諧波磁力齒輪永磁體之間的氣隙大小按照正弦波規(guī)律變化，典型的磁力諧波磁力齒輪結構如圖1.4所示。圖1.4(a)、(b)和(c)中分別是正弦波周期 Pw為 1、2 和 3 所對應的磁力諧波齒輪結構。圖 1.4(a)
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 袁健;沈建新;史涔溦;李鵬;;定子拼裝式永磁同步電機齒槽轉矩研究[J];微電機;2015年03期

2 夏東;;永磁齒輪的阻尼系統及其在人工心臟無接觸驅動裝置中的應用[J];電工技術學報;2013年02期

3 葛研軍;聶重陽;辛強;;調制式永磁齒輪氣隙磁場及轉矩分析計算[J];機械工程學報;2012年11期

4 楊超君;李直騰;李志寶;鄭武;;高性能磁力齒輪傳動扭矩與效率的數值計算[J];中國電機工程學報;2011年32期

5 汪旭東;許孝卓;封海潮;上官璇峰;;永磁電機齒槽轉矩綜合抑制方法研究現狀及展望[J];微電機;2009年12期

6 張東;鄒國棠;江建中;包廣清;蹇琳旎;王建寬;;新型外轉子磁齒輪復合電機的設計與研究[J];中國電機工程學報;2008年30期

7 陳海虹;殷國富;陳倫軍;;直齒圓柱電磁齒輪傳動機理與實驗分析研究[J];中國機械工程;2006年S2期

8 王秀和,丁婷婷,楊玉波,朱常青,王道涵;自起動永磁同步電動機齒槽轉矩的研究[J];中國電機工程學報;2005年18期

9 陳匡非,杜玉梅;平行軸永磁齒輪的特性研究[J];微特電機;2004年04期

10 田杰,趙韓,陳科;小型及微型稀土永磁齒輪傳動設計初探[J];機械傳動;1998年02期

相關博士學位論文 前2條

1 任武;永磁同步伺服電動機轉矩脈動抑制方法研究[D];華中科技大學;2016年

2 劉新華;新型磁場調制式磁性齒輪的設計研究[D];上海大學;2008年

相關碩士學位論文 前5條

1 張秀文;高性能磁力齒輪的傳動性能分析與實驗研究[D];江蘇大學;2016年

2 林佳;磁場調制型磁性齒輪的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

3 張益盛;基于電機原理磁性齒輪的研究[D];東北大學;2012年

4 王雙全;磁阻—永磁磁性齒輪的研究[D];東北大學;2010年

5 李直騰;高性能同軸式磁力齒輪磁場與性能的分析計算[D];江蘇大學;2010年

本文編號：2892460