磁阻式大變比降速磁性齒輪的研究.pdf

1、近些年來(lái)，齒輪傳動(dòng)在現(xiàn)代動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，但是現(xiàn)有的齒輪絕大多數(shù)都是依靠直接接觸嚙合進(jìn)行能量傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)機(jī)械齒輪，磁性齒輪作為一種新興的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)比傳統(tǒng)的機(jī)械齒輪具有低噪音、高效率、便于維護(hù)、高可靠性、壽命長(zhǎng)以及過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
　　磁性齒輪的工作原理主要是依靠磁場(chǎng)的耦合作用來(lái)傳遞力矩和轉(zhuǎn)速，在輸入和輸出之間沒(méi)有機(jī)械接觸。根據(jù)磁通總是力圖通過(guò)磁阻最小路徑的磁阻電機(jī)原理，本

2、文首先對(duì)磁阻式大變比降速磁性齒輪的結(jié)構(gòu)、特性和運(yùn)行原理進(jìn)行了分析。設(shè)計(jì)了25∶1變比、4對(duì)定子和1對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的結(jié)構(gòu)。并以此結(jié)構(gòu)為例利用電磁場(chǎng)有限元分析軟件Ansys對(duì)整體結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)進(jìn)行靜態(tài)有限元仿真，得到磁力線(xiàn)分布、磁場(chǎng)強(qiáng)度分布以及磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量分布等電磁場(chǎng)特性，計(jì)算力矩，得出力矩與機(jī)械角與電角度之間的關(guān)系曲線(xiàn)。此外，基于等效磁路法和等效電流法建立了所提出結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。
　　然后，在靜態(tài)仿真的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Ansoft軟件，在瞬

3、態(tài)情況下，分析了該結(jié)構(gòu)磁性齒輪隨著時(shí)間變化下的磁矢量和磁力線(xiàn)的分布情況。并對(duì)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過(guò)程做了仿真分析，仿真顯示外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩在3周內(nèi)沒(méi)有失步情況發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了空載下同步旋轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　最后，對(duì)磁性齒輪的設(shè)計(jì)尺寸，以及影響其工作性能的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行了分析，并分別繪制出內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體磁極長(zhǎng)度、齒高以及氣隙厚度與最大轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線(xiàn)。在考慮實(shí)際工程加工水平的前提下對(duì)磁性齒輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。參考電機(jī)設(shè)計(jì)的原則，討論了實(shí)際情況下磁性齒輪的