高性能磁力齒輪中調(diào)磁極片的結(jié)構(gòu)設(shè)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?qū)崿F(xiàn)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(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,從而省去機械變速裝置,減小結(jié)構(gòu)尺寸,減輕結(jié)構(gòu)重量,進一步提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此,磁力齒輪日益受到人們的重視,應(yīng)用前景廣泛。
　　 調(diào)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(diào)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(diào)磁極片時磁力線分布以及磁感應(yīng)強度分布的影響分析,研究分析調(diào)磁極片所起到的磁場調(diào)制作用,形象地闡述了調(diào)磁極片的磁場調(diào)制原理。
　　 調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)設(shè)計是磁力齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵部分。本文研究了磁力齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,探討了調(diào)磁極片的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,提出硅鋼層疊結(jié)構(gòu)、鼠籠式端面斷路結(jié)構(gòu)和鼠籠式端面短路結(jié)構(gòu)三種不同的調(diào)磁極片,研究了調(diào)磁極片材料的選取方法。運用

3、有限元軟件對三種結(jié)構(gòu)進行有限元分析。針對硅鋼層疊結(jié)構(gòu),定義了各部分的名稱,從優(yōu)化設(shè)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(shù)對磁力齒輪輸出轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。得到了此種調(diào)磁極片的最優(yōu)參數(shù)。模擬分析得到采用最優(yōu)參數(shù)調(diào)磁極片的磁力齒輪輸出扭矩為3.54Nm,相比實驗參數(shù)下的模擬結(jié)果2.98Nm,扭矩提高百分之十九。采用相同的方法對鼠籠式調(diào)磁極片參數(shù)進行了數(shù)值模擬分析。模擬分析得到采用最優(yōu)參數(shù)調(diào)磁極片的磁力齒輪輸出扭矩為5.8Nm,

4、相比實驗參數(shù)下的模擬結(jié)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(yán)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(diào)磁極片損耗的措施。針對三種調(diào)磁極片結(jié)構(gòu),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(jié)果,找出了損耗變化規(guī)律;模擬了三種結(jié)構(gòu)下的輸出轉(zhuǎn)矩情況,分析了各種結(jié)構(gòu)下傳動性能的優(yōu)劣。