發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 03:32

　　 磁力齒輪是一種能夠通過磁耦合實(shí)現(xiàn)力和轉(zhuǎn)矩傳遞的傳動(dòng)裝置,其具有無(wú)摩擦、無(wú)需潤(rùn)滑、隔震和過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),并能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)接觸傳動(dòng)。調(diào)磁極片作為高性能磁力齒輪結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部分,它的引入使得永磁體利用率得到很大提升,進(jìn)一步提高了磁力齒輪的轉(zhuǎn)矩密度和傳動(dòng)效率。本文主要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:(1)提出側(cè)邊正弦和側(cè)邊三角形調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)。首先介紹了磁力齒輪的結(jié)構(gòu)組成及其四種工作模式,對(duì)開槽率進(jìn)行了定義,并對(duì)側(cè)邊正弦和側(cè)邊三角形調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置;其次,引入調(diào)制函數(shù)概念,利用解析法分析磁力齒輪的調(diào)制原理,并運(yùn)用Matlab軟件對(duì)無(wú)調(diào)磁極片和有調(diào)磁極片兩種情況下徑向氣隙磁場(chǎng)的分布進(jìn)行計(jì)算。(2)進(jìn)行不同調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)時(shí)磁力齒輪傳動(dòng)性能有限元模擬分析。利用Ansoft 2D有限元分析軟件對(duì)磁力齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子永磁體單獨(dú)勵(lì)磁且在有、無(wú)調(diào)磁極片兩種情況下的靜態(tài)磁場(chǎng)進(jìn)行分析,進(jìn)一步分析調(diào)磁極片對(duì)氣隙磁場(chǎng)的調(diào)制作用,并與理論計(jì)算進(jìn)行比較;利用有限元分析軟件分析側(cè)邊正弦和側(cè)邊三角形調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)參數(shù)與磁力齒輪靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的變化關(guān)系,并選出靜態(tài)轉(zhuǎn)矩性能好的側(cè)邊正弦調(diào)磁極片結(jié)構(gòu);然后通過Ansoft 2D和3D有限元分析軟件對(duì)應(yīng)用傳統(tǒng)扇形調(diào)磁極片、側(cè)邊正弦曲線幅值分別為2mm和-2mm的側(cè)邊正弦調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)磁力齒輪的傳動(dòng)性能進(jìn)行模擬分析,得到幅值為2mm側(cè)邊正弦調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)能有效提高磁力齒輪傳動(dòng)性能,從而確立最優(yōu)型調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)。(3)推導(dǎo)了高性能磁力齒輪齒槽轉(zhuǎn)矩理論公式。分析了產(chǎn)生磁力齒輪轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的原因,得出齒槽轉(zhuǎn)矩和諧波轉(zhuǎn)矩是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的主要因素;同時(shí)分析了單個(gè)永磁體相對(duì)調(diào)磁極片位置變化一個(gè)周期時(shí),齒槽轉(zhuǎn)矩形成的過程、調(diào)磁極片受到的切向力,獲得了齒槽轉(zhuǎn)矩波形的變化規(guī)律;通過對(duì)磁力齒輪齒槽轉(zhuǎn)矩的組成進(jìn)行分析,推導(dǎo)出三部分齒槽轉(zhuǎn)矩理論公式;應(yīng)用Ansoft 2D有限元分析軟件分別模擬分析了氣隙大小、調(diào)磁極片徑向厚度、開槽率和正弦曲線幅值對(duì)磁力齒輪齒槽轉(zhuǎn)矩的影響。(4)研制了調(diào)磁極塊數(shù)為22的側(cè)邊正弦和扇形兩種調(diào)磁裝置,并進(jìn)行兩種調(diào)磁裝置時(shí)的磁力齒輪傳動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)研究。搭建磁力齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),選用永磁體磁極對(duì)數(shù)分別為7和15的磁力齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子,應(yīng)用側(cè)邊正弦和扇形調(diào)磁裝置磁力齒輪搭建磁力齒輪實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行傳動(dòng)性能研究,對(duì)磁力齒輪的空載損耗,以及在不同負(fù)載和輸入轉(zhuǎn)速下,應(yīng)用側(cè)邊正弦和扇形調(diào)磁極片磁力齒輪轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,從而獲得該兩種不同調(diào)磁裝置下磁力齒輪轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)效率的變化規(guī)律。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

高性能磁力齒輪新型調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究在早期的磁力齒輪研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要是根據(jù)機(jī)械式齒輪結(jié)構(gòu)提出類磁力齒輪結(jié)構(gòu)。磁力齒輪結(jié)構(gòu)中，依據(jù)其結(jié)構(gòu)中是否引入調(diào)磁裝置將磁力齒為傳統(tǒng)磁力齒輪和磁場(chǎng)調(diào)制型磁力齒輪兩大類：第一類是傳統(tǒng)磁力齒輪，即齒輪結(jié)構(gòu)與機(jī)械式齒輪類似，本質(zhì)上說就是用永磁體代替了機(jī)械齒輪中輪齒；第二類是磁場(chǎng)調(diào)制型磁力齒輪，又稱高性能磁力齒輪，其主要是在傳統(tǒng)磁輪機(jī)構(gòu)中引入了調(diào)磁裝置，通過調(diào)磁裝置對(duì)氣隙磁場(chǎng)的調(diào)制，使得磁場(chǎng)的利得到了很大的提升。上世紀(jì) 40 年代 H.T.Faus 在一篇關(guān)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(jié)構(gòu)均都是基于機(jī)械式齒輪結(jié)構(gòu)拓來，如圖 1.1 所示。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文輪結(jié)構(gòu)[9]，其在基體上排列設(shè)置漸開線形狀永磁體，該種磁力齒輪的傳動(dòng)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(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)[11]。圖 1.3(b)為蝸輪蝸桿磁力齒輪結(jié)構(gòu)，其傳動(dòng)比為 33:1，能夠提供的最大轉(zhuǎn)矩為 11.5N·m，轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將蝸桿替換成斜齒輪，傳動(dòng)比為 1:0.575，轉(zhuǎn)矩密度為2.4kN·m/m3，轉(zhuǎn)矩密度大于蝸輪蝸桿磁力齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩密度。

[15]。為了達(dá)到對(duì)氣隙磁場(chǎng)調(diào)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(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)的磁力諧波齒輪結(jié)構(gòu)。圖 1.4(a)
【參考文獻(xiàn)】

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

2 夏東;;永磁齒輪的阻尼系統(tǒng)及其在人工心臟無(wú)接觸驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2013年02期

3 葛研軍;聶重陽(yáng);辛強(qiáng);;調(diào)制式永磁齒輪氣隙磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)矩分析計(jì)算[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);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(dòng)扭矩與效率的數(shù)值計(jì)算[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年32期

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

6 張東;鄒國(guó)棠;江建中;包廣清;蹇琳旎;王建寬;;新型外轉(zhuǎn)子磁齒輪復(fù)合電機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2008年30期

7 陳海虹;殷國(guó)富;陳倫軍;;直齒圓柱電磁齒輪傳動(dòng)機(jī)理與實(shí)驗(yàn)分析研究[J];中國(guó)機(jī)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(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);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(jī);2004年04期

10 田杰,趙韓,陳科;小型及微型稀土永磁齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)初探[J];機(jī)械傳動(dòng);1998年02期

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1 張秀文;高性能磁力齒輪的傳動(dòng)性能分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

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

3 張益盛;基于電機(jī)原理磁性齒輪的研究[D];東北大學(xué);2012年

4 王雙全;磁阻—永磁磁性齒輪的研究[D];東北大學(xué);2010年

5 李直騰;高性能同軸式磁力齒輪磁場(chǎng)與性能的分析計(jì)算[D];江蘇大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2892460