為了提高磁齒輪的輸出轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行轉(zhuǎn)速、減小永磁體的渦流損耗,提出一種新型永磁調(diào)磁式磁齒輪,分析其工作原理和轉(zhuǎn)矩特性,結(jié)果表明相比較傳統(tǒng)的磁齒輪,新型永磁調(diào)磁式磁齒輪具有傳動效率高、轉(zhuǎn)矩密度高、可高速傳動的優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上,為了獲得新型磁齒輪的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù),以提升輸出轉(zhuǎn)矩和減小齒槽轉(zhuǎn)矩為優(yōu)化目標(biāo),提出一種基于參數(shù)敏感性和響應(yīng)面法相結(jié)合的多目標(biāo)優(yōu)化方法,對新型磁齒輪的永磁調(diào)磁塊、外轉(zhuǎn)子及內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,利用有限元法分析優(yōu)化前后新型磁齒輪的電磁性能,表明多目標(biāo)優(yōu)化方法可進(jìn)一步提升新型磁齒輪的輸出性能,為其應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 

【文章來源】：電子測量與儀器學(xué)報. 2020,34(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

新型磁齒輪內(nèi)層氣隙磁密分布

磁齒輪的矩角特性代表了磁齒輪的轉(zhuǎn)矩傳遞能力,是評價磁齒輪性能的首要指標(biāo)。保持新型磁齒輪的外轉(zhuǎn)子固定不動,內(nèi)轉(zhuǎn)子從初始位置開始,每轉(zhuǎn)動3°求解一次外轉(zhuǎn)子的輸出靜轉(zhuǎn)矩,直至外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角為90°為止,得到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖6所示。由圖6可知,在相同的體積條件下,新型磁齒輪的轉(zhuǎn)矩特性與傳統(tǒng)磁齒輪基本未發(fā)生較大的變化,且新型磁齒輪的最大比傳統(tǒng)磁齒輪更大,但永磁體的用量較傳統(tǒng)磁齒輪更小,其轉(zhuǎn)矩密度更大。新型磁齒輪的外轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)矩大約為430 N·m,內(nèi)轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)矩大約為74 N·m,其外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩和內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的傳動比大約為6,與前述的分析一致,證實了理論分析方法的正確性。3)損耗與效率

損耗和傳動效率也是磁齒輪比較關(guān)注的指標(biāo),相比較傳統(tǒng)的機(jī)械齒輪,磁齒輪具有更高的效率。其損耗主要包含永磁體渦流損耗、內(nèi)外轉(zhuǎn)子鐵損耗以及調(diào)磁塊的損耗,傳統(tǒng)磁齒輪和本文提出的新型磁齒輪的損耗分布情況如圖7所示。由圖7可知,由于外轉(zhuǎn)子采用磁阻結(jié)構(gòu),諧波含量較高,新型磁齒輪的外轉(zhuǎn)子鐵心損耗明顯高于傳統(tǒng)磁齒輪的外轉(zhuǎn)子鐵心損耗,且由于內(nèi)轉(zhuǎn)子磁鋼采用內(nèi)置式結(jié)構(gòu),其飽和現(xiàn)象明顯,導(dǎo)致其內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心的損耗也大于傳統(tǒng)磁齒輪;但由于采用了永磁調(diào)磁塊,不存在外轉(zhuǎn)子永磁體損耗。因此,新型磁齒輪的總損耗小于傳統(tǒng)磁齒輪,其傳動效率更高。不同輸出功率下的兩種磁齒輪的傳動效率變化曲線如圖8所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：2982852