正弦充磁磁齒輪及其在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用分析.pdf

1、齒輪傳動一直是風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)中的重要環(huán)節(jié)，由于機(jī)械齒輪間的摩擦損耗、機(jī)械疲勞等缺點(diǎn)，齒輪箱已成為了風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的突出問題。近年來，隨著永磁材料磁能積的提高，磁齒輪在無機(jī)械接觸下傳遞轉(zhuǎn)矩，其憑借無摩擦損耗、低噪音、高可靠等優(yōu)勢也越來越為人們所重視。本文主要研究了磁場調(diào)制式同心磁齒輪，通過正弦充磁方式等優(yōu)化磁齒輪轉(zhuǎn)矩密度，并將其與永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)合應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。
　　本文首先從解析和有限元角度介紹了磁場調(diào)制式同心磁齒輪的工作

2、原理。借助Ansoft軟件對磁齒輪靜態(tài)模型進(jìn)行有限元分析，計算了內(nèi)、外氣隙磁通密度，獲得了氣隙磁密中各主要諧波次數(shù)，驗證了磁場調(diào)制式磁齒輪的諧波匹配關(guān)系。在磁齒輪工作情況下，計算了內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩。對現(xiàn)有磁齒輪傳動比、轉(zhuǎn)子永磁體和鐵心軛部厚度等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化比較，得到了最優(yōu)尺寸。
　　現(xiàn)有磁場調(diào)制式同心磁齒輪轉(zhuǎn)矩密度依然較低，本文改變傳統(tǒng)徑向充磁方式，通過正弦充磁方式優(yōu)化永磁體提升磁齒輪轉(zhuǎn)矩。分別分析了混合充磁和正弦

3、充磁下磁齒輪的氣隙磁密諧波和轉(zhuǎn)矩變化。檢驗了兩種充磁方式下氣隙磁密諧波匹配程度，計算了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩。并在正弦充磁下對磁齒輪外軛部及徑向充磁占比進(jìn)行了優(yōu)化，得到的輸出轉(zhuǎn)矩提升驗證了正弦充磁對磁齒輪的優(yōu)化作用。
　　根據(jù)磁齒輪特殊結(jié)構(gòu)，選擇了外轉(zhuǎn)子分?jǐn)?shù)槽電機(jī)作為磁齒輪內(nèi)電機(jī)。對磁齒輪轉(zhuǎn)速、極槽匹配結(jié)構(gòu)和極弧系數(shù)進(jìn)行了分析選擇。將正弦充磁下磁齒輪結(jié)構(gòu)與10極12槽永磁同步電機(jī)相結(jié)合，進(jìn)行了空載運(yùn)行分析。計算了磁齒輪風(fēng)力發(fā)電