【摘要】：磁力齒輪傳動(dòng)由于實(shí)現(xiàn)了非接觸傳動(dòng),除可以改變傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向外,還具有隔離、隔振、減小摩擦、自動(dòng)過(guò)載保護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn),正越來(lái)越多地應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、交通運(yùn)輸、石油化工等行業(yè)。高性能磁力齒輪傳動(dòng)有效地提高了永磁材料的利用率,具有良好的傳動(dòng)性能,是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱門(mén)課題。本文對(duì)高性能同軸式磁力齒輪傳動(dòng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能的分析,其研究具有十分重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。 本文根據(jù)磁場(chǎng)調(diào)制機(jī)理,提出一種新型的高性能同軸式磁力齒輪傳動(dòng),根據(jù)不同需要設(shè)計(jì)了其關(guān)鍵部件調(diào)磁極片的兩種結(jié)構(gòu)形式,分析了磁力齒輪傳動(dòng)的四種運(yùn)行形式的實(shí)現(xiàn)方法,并對(duì)這四種運(yùn)行形式下的傳動(dòng)比進(jìn)行了分析,討論了它們不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 本文根據(jù)磁場(chǎng)矢量磁勢(shì)的分布原理,采用永磁體邊界等效面電流法,建立了經(jīng)過(guò)調(diào)磁極片調(diào)制后的磁力齒輪任意一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的拉普拉斯方程及其邊界條件。對(duì)此拉普拉斯方程進(jìn)行求解,進(jìn)而得出其磁場(chǎng)分布表達(dá)式。磁場(chǎng)分布表達(dá)式確定之后,根據(jù)電流在磁場(chǎng)中的受力原理,推導(dǎo)出磁力齒輪內(nèi)、外永磁轉(zhuǎn)子及調(diào)磁裝置傳遞的扭矩表達(dá)式。利用上述方法,解決了高性能磁力齒輪扭矩計(jì)算難題。利用電磁感應(yīng)原理,得出了調(diào)磁極片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流,從而推導(dǎo)出電流熱損耗以及效率的表達(dá)式。 本文利用Ansoft Maxwell 2D軟件,對(duì)高性能磁力齒輪傳動(dòng)的磁場(chǎng)進(jìn)行靜態(tài)和瞬態(tài)有限元模擬分析。首先,利用靜態(tài)有限元分析求得磁力齒輪的氣隙諧波磁場(chǎng)分布,闡明了磁力齒輪實(shí)現(xiàn)高性能磁力傳動(dòng)的機(jī)理;其次,利用瞬態(tài)有限元分析,得出了磁力齒輪內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子的最大傳遞扭矩和損耗值;最后,利用扭矩和損耗值算出磁力齒輪的效率變化規(guī)律,并對(duì)三種運(yùn)行形式進(jìn)行綜合分析,得出了效率的表達(dá)式及其變化規(guī)律。上述研究可以為磁力齒輪的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

1.2.1傳統(tǒng)磁力齒輪研究發(fā)展概況磁力齒輪的最初設(shè)想要追溯到1940年，在 H.T.Fans的一篇專利中描述了一種磁力齒輪112](圖1.1)，這篇專利中的磁力齒輪，將不同數(shù)量的永磁體粘裝在兩個(gè)直徑不同的圓盤(pán)上，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類似于機(jī)械直齒輪。在這篇專利中也對(duì)磁力蝸輪蝸桿進(jìn)行了描述，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也類似于機(jī)械蝸輪蝸桿。然而在1941年，永磁體只停留在鐵氧體磁鐵階段，其磁性只有現(xiàn)代欽鐵硼永磁體磁性的1/10，而且在該磁力齒輪的傳動(dòng)過(guò)程中，只有一對(duì)磁極起到傳遞扭矩的作用，所以，這種磁力齒輪的扭矩傳遞能力非常的差

高磁性的欽鐵硼永磁體出現(xiàn)以后，磁力齒輪的開(kāi)發(fā)與研究才開(kāi)始有了長(zhǎng)足的發(fā)展。5.幻kuchi和K.Tsurumoto于1987年，1993年和1994年分別提出了磁力內(nèi)齒輪113](圖1.2)、磁力蝸輪蝸桿114)(圖1.3)和磁力斜齒輪傳動(dòng)[l5](圖1.4)。

1.2.2高性能磁力齒輪研究發(fā)展概況2001年，英國(guó)人K.Aiallah和D.Howe首次提出了高性能磁力齒輪的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[z]，如圖1.5所示。它采用同軸式結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上分別布置有一定數(shù)量的永磁體，永磁體磁極對(duì)的數(shù)量分別是Nl和NZ，在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間放置有數(shù)量為S=Nl+N:的調(diào)磁極片。其工作原理為:利用調(diào)磁極片，將其中一個(gè)轉(zhuǎn)子(如內(nèi)轉(zhuǎn)子)磁密諧波的磁極對(duì)數(shù)量Nl，調(diào)制成具有磁極對(duì)數(shù)量為N:的磁密諧波，該磁密諧波的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向均發(fā)生了改變，因此，只要將另一個(gè)轉(zhuǎn)子(如外轉(zhuǎn)子)的磁極對(duì)數(shù)量設(shè)計(jì)成NZ，便可以與該磁密諧波進(jìn)行等磁極禍合:可以得到與該磁密諧波轉(zhuǎn)速相等的轉(zhuǎn)動(dòng)速度

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉瑞芳;;電磁場(chǎng)計(jì)算中永磁體勵(lì)磁等效處理方法的研究[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2008年05期

2 費(fèi)德成;孫玉坤;朱q

本文編號(hào)：2781906