本文關鍵詞：高性能磁力齒輪的傳動性能分析與實驗研究

  更多相關文章： 高性能磁力齒輪 雙轉子轉動 三維靜態(tài)氣隙磁場 傳動性能分析 有限元仿真 實驗研究

【摘要】：磁力齒輪是通過磁場耦合作用來實現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,以及提高結構的穩(wěn)定性。此外,調磁極片的引入,又大大提高了磁力齒輪的轉矩密度和傳遞效率,使得磁力齒輪的應用范圍更為廣泛,應用價值更高。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構特點,通過解析法闡述了磁力齒輪中調磁極片的磁場調制原理,介紹磁力齒輪的三種運行方式,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、外轉子及其調磁極片的矩角特性進行受力分析;此外,以瓦片形永磁體轉子為模型,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子氣隙磁場的磁感應強度沿徑向、切向與軸向三個方向的分量大小。(2)利用Maxwell 2D對磁力齒輪的磁場調制原理進行有限元仿真,分別對內、外轉子單獨勵磁時,有、無調磁極片的兩種情況下內、外氣隙磁場進行分析;由于氣隙磁場強度直接關系到磁力齒輪的傳動性能,通過Ansoft 3D軟件建立磁力齒輪模型,并針對永磁轉子磁場的磁感應強度和引入調磁極片后磁場的磁感應強度,以及永磁轉子的氣隙磁場和永磁轉子經過調磁極片調制后的氣隙磁場進行有限元分析。最后,通過分析同一參數下磁力齒輪的二維和三維有限元模型來說明端部效應對轉矩的影響,及其產生的原因。(3)基于磁力齒輪的三種運動方式,推導雙轉子轉動下的轉矩計算公式,利用Maxwell 2D對三種運動方式下的磁力齒輪的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,其轉速和轉矩的變化規(guī)律;此外,在考慮損耗時,針對調磁極片固定下的磁力齒輪,研究輸入轉速和負載的變化對磁力齒輪的轉速、轉矩以及效率的影響。(4)研制一臺內、外轉子極對數分別為7和15,調磁極片極塊數為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、外轉子氣隙磁場的徑向、切向與軸向分量的三維空間分布及其調制后氣隙磁場的徑向、切向和軸向的三維分布圖進行分析;此外,利用高性能磁力齒輪的雙轉子轉動時的傳動性能實驗裝置對此樣機進行了雙轉子轉動性能的實驗研究,分析調磁極片固定下磁力齒輪的空載損耗,以及分別改變轉速和負載時,其轉速、轉矩以及效率的變化關系。
【關鍵詞】：高性能磁力齒輪 雙轉子轉動 三維靜態(tài)氣隙磁場 傳動性能分析 有限元仿真 實驗研究
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 磁力齒輪發(fā)展概況12-22
• 1.2.1 傳統磁力齒輪的發(fā)展12-15
• 1.2.2 高性能磁力齒輪發(fā)展15-19
• 1.2.3 磁力齒輪的應用19-22
• 1.3 本課題主要研究內容22-23
• 1.4 本章小結23
• 本論文課題支撐23-24
• 第二章 高性能磁力齒輪的工作原理和矩角特性分析24-35
• 2.1 磁力齒輪的結構特點和磁場調制原理24-26
• 2.1.1 磁力齒輪的結構特點24
• 2.1.2 磁力齒輪的磁場調制原理24-26
• 2.2 磁力齒輪的三種運動方式及其傳動比26-27
• 2.3 磁力齒輪的矩角特性27-28
• 2.4 永磁轉子氣隙磁場的解析化求解28-34
• 2.4.1 永磁轉子的解析模型28-29
• 2.4.2 氣隙磁場的解析原理29-31
• 2.4.3 氣隙磁場的離散化求解31-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第三章 磁力齒輪的氣隙磁場與端部效應的有限元分析35-46
• 3.1 磁力齒輪的二維有限元分析35-40
• 3.1.1 調磁極片的磁場調制作用的二維有限元分析36-40
• 3.1.2 磁力齒輪的矩角特性分析40
• 3.2 氣隙磁場的三維有限元仿真40-43
• 3.2.1 三維仿真模型的建立40-41
• 3.2.2 三維靜態(tài)氣隙磁場的仿真41-43
• 3.3 磁力齒輪的端部效應分析43-45
• 3.3.1 端部效應對轉矩的影響43-44
• 3.3.2 端部效應產生的原因44-45
• 3.4 本章小結45-46
• 第四章 高性能磁力齒輪雙轉子轉動時的傳動性能仿真46-54
• 4.1 雙轉子轉動下的傳動轉矩計算46
• 4.2 三種運動方式下的有限元仿真分析46-49
• 4.2.1 調磁極片固定時47-48
• 4.2.2 內轉子固定時48
• 4.2.3 外轉子固定時48-49
• 4.3 負載變化對雙轉子轉動下傳動性能的影響49-53
• 4.3.1 負載變化對轉速的影響50-51
• 4.3.2 負載變化對轉矩的影響51-52
• 4.3.3 負載變化對效率的影響52-53
• 4.4 本章小結53-54
• 第五章 高性能磁力齒輪的傳動性能測試與分析54-64
• 5.1 實驗樣機54
• 5.2 三維靜態(tài)氣隙磁場的測量54-59
• 5.2.1 實驗裝置54-55
• 5.2.2 實驗內容及測量結果55-56
• 5.2.3 實驗結果分析56-59
• 5.3 雙轉子轉動時的傳動性能測量59-63
• 5.3.1 空載損耗的測量59-60
• 5.3.2 雙轉子轉動時的傳動性能的測量60-61
• 5.3.3 傳動效率的測量61-63
• 5.4 本章小結63-64
• 第六章 總結與展望64-67
• 6.1 總結64-65
• 6.2 展望65-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學位期間參加的科研項目和發(fā)表的論文72

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本文編號：612026