高性能磁力齒輪的傳動性能分析與實驗研究.pdf

1、磁力齒輪是通過磁場耦合作用來實現(xiàn)無接觸式傳遞的一種傳動裝置，它具有磁力傳動的優(yōu)點，如無需潤滑、無噪聲、自動過載保護等，還能有效地縮減裝置的尺寸和重量，以及提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，調(diào)磁極片的引入，又大大提高了磁力齒輪的轉(zhuǎn)矩密度和傳遞效率，使得磁力齒輪的應(yīng)用范圍更為廣泛，應(yīng)用價值更高。本文主要對磁力齒輪的如下幾個方面進行研究：
　　(1)首先介紹磁力齒輪的結(jié)構(gòu)特點，通過解析法闡述了磁力齒輪中調(diào)磁極片的磁場調(diào)制原理，介紹磁力齒輪的三種運

2、行方式，及其傳動比的計算公式；引入磁力齒輪的矩角特性的概念，并針對內(nèi)、外轉(zhuǎn)子及其調(diào)磁極片的矩角特性進行受力分析；此外，以瓦片形永磁體轉(zhuǎn)子為模型，分析其氣隙磁場的解析公式，并利用Matlab軟件計算得到了永磁轉(zhuǎn)子氣隙磁場的磁感應(yīng)強度沿徑向、切向與軸向三個方向的分量大小。
　　(2)利用Maxwell2D對磁力齒輪的磁場調(diào)制原理進行有限元仿真，分別對內(nèi)、外轉(zhuǎn)子單獨勵磁時，有、無調(diào)磁極片的兩種情況下內(nèi)、外氣隙磁場進行分析;由于氣隙磁場強

3、度直接關(guān)系到磁力齒輪的傳動性能，通過Ansoft3D軟件建立磁力齒輪模型，并針對永磁轉(zhuǎn)子磁場的磁感應(yīng)強度和引入調(diào)磁極片后磁場的磁感應(yīng)強度，以及永磁轉(zhuǎn)子的氣隙磁場和永磁轉(zhuǎn)子經(jīng)過調(diào)磁極片調(diào)制后的氣隙磁場進行有限元分析。最后，通過分析同一參數(shù)下磁力齒輪的二維和三維有限元模型來說明端部效應(yīng)對轉(zhuǎn)矩的影響，及其產(chǎn)生的原因。
　　(3)基于磁力齒輪的三種運動方式，推導(dǎo)雙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動下的轉(zhuǎn)矩計算公式，利用Maxwell2D對三種運動方式下的磁力齒輪的

4、傳動性能進行仿真分析，探究在不考慮損耗的情況下，隨著負載的增大，其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律；此外，在考慮損耗時，針對調(diào)磁極片固定下的磁力齒輪，研究輸入轉(zhuǎn)速和負載的變化對磁力齒輪的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及效率的影響。
　　(4)研制一臺內(nèi)、外轉(zhuǎn)子極對數(shù)分別為7和15，調(diào)磁極片極塊數(shù)為22的圓筒形高性能磁力齒輪樣機，利用三維靜態(tài)氣隙磁場測量的實驗平臺，對高性能磁力齒輪靜態(tài)下的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子氣隙磁場的徑向、切向與軸向分量的三維空間分布及其調(diào)制后氣隙磁場的