高性能磁力齒輪中調磁極片的結構設計及其實驗研究.pdf

1、磁力齒輪傳動作為磁力傳動的一種,能夠實現無接觸動力傳遞,不僅具有隔振、無摩擦、無噪聲、無需潤滑,自動過載保護等優(yōu)點,還可以改變傳動的轉速和轉向,從而省去機械變速裝置,減小結構尺寸,減輕結構重量,進一步提高結構穩(wěn)定性。因此,磁力齒輪日益受到人們的重視,應用前景廣泛。
　　 調磁極片是高性能磁力齒輪的重要組成部分,它的引入改善了傳統(tǒng)磁力齒輪永磁體利用率低,扭矩傳遞能力不足等問題。目前對磁力齒輪整體性能的研究較多,而對調磁極片系統(tǒng)的研

2、究較少。本文采用二維有限元法對磁力齒輪進行靜態(tài)磁場分析,通過單個磁場的作用下對有無調磁極片時磁力線分布以及磁感應強度分布的影響分析,研究分析調磁極片所起到的磁場調制作用,形象地闡述了調磁極片的磁場調制原理。
　　 調磁極片結構設計是磁力齒輪結構設計的關鍵部分。本文研究了磁力齒輪結構設計方法,探討了調磁極片的結構設計原則,提出硅鋼層疊結構、鼠籠式端面斷路結構和鼠籠式端面短路結構三種不同的調磁極片,研究了調磁極片材料的選取方法。運用

3、有限元軟件對三種結構進行有限元分析。針對硅鋼層疊結構,定義了各部分的名稱,從優(yōu)化設計的角度出發(fā),分別分析了齒高、相對齒寬、連接橋高度等參數對磁力齒輪輸出轉矩的影響規(guī)律。得到了此種調磁極片的最優(yōu)參數。模擬分析得到采用最優(yōu)參數調磁極片的磁力齒輪輸出扭矩為3.54Nm,相比實驗參數下的模擬結果2.98Nm,扭矩提高百分之十九。采用相同的方法對鼠籠式調磁極片參數進行了數值模擬分析。模擬分析得到采用最優(yōu)參數調磁極片的磁力齒輪輸出扭矩為5.8Nm,

4、相比實驗參數下的模擬結果4.8Nm,扭矩提高百分之二十一。
　　 效率是磁力齒輪主要特性之一,而損耗的大小直接影響了效率的高低,同時損耗還會引起裝置發(fā)熱,嚴重時會造成永磁體退磁,影響磁力齒輪傳動性能。本文介紹了磁力齒輪的損耗原理,提出減少調磁極片損耗的措施。針對三種調磁極片結構,采用三維瞬態(tài)有限元法分別進行了渦流分析,分析了損耗計算結果,找出了損耗變化規(guī)律;模擬了三種結構下的輸出轉矩情況,分析了各種結構下傳動性能的優(yōu)劣。