Halbach永磁阵列型轴向调制永磁齿轮

本文提出了一种可输出高转矩的轴向调制永磁齿轮。在不改变轴向调制永磁齿轮整体尺寸的情况下,将主、从动磁极按照Halbach永磁阵列进行排列,利用Halbach永磁阵列的聚磁作用,增大主、从动侧气隙内耦合磁场的磁场强度,并使用有限元法对这种永磁齿轮进行了仿真分析。结果表明Halbach永磁齿轮比传统阵列永磁齿轮的输出转矩更大;对气隙磁通量密度的谐波分析表明,Halbach永磁齿轮和传统阵列永磁齿轮的气隙磁密谐波变化趋势一致,因此传动机理不变;对Halbach永磁齿轮的磁极的扇形角度进行优化处理后,可以进一步增大输出转矩。     

磁钢充磁方式对高速永磁电机性能的影响研究

针对高速永磁电机的充磁方式问题,对一台250 k W,67 000 r/min高速永磁电机的径向充磁、平行充磁和Halbach充磁3种永磁体充磁方式进行了研究,对不同充磁方式给高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、损耗的影响进行了分析。利用有限元分析的方法,根据实际的充磁方式,在有限元软件中建立了高速永磁电机模型,对高速永磁电机不同充磁方式下的性能进行了研究,对比分析了平行充磁、径向充磁及Halbach充磁这3种充磁方式对高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、定子空载铁耗、转子涡流损耗、额定运行时总损耗等的影响,并且总结了高速永磁电机理想的充磁方式。研究结果表明:采用平行充磁方式时高速永磁电机的气隙磁密波形更趋于正弦、齿槽转矩更小,电机的总损耗最小,运行性能更优。     

一种提高磁齿轮转矩新方法

相比机械齿轮接触式传动,磁齿轮是一种结构新颖、具有广阔发展前景的新型传动装置,它利用磁场调制原理实现大转矩传递。在传统磁齿轮结构基础上对内、外转子永磁体进行改进,内永磁体为三角形-扇形相间,内外永磁体均为Halbach阵列。运用二维有限元法对改进型磁齿轮模型进行仿真,并计算磁齿轮电磁场和电磁转矩,同时与传统磁齿轮磁场和转矩进行比较。仿真结果表明,改进型磁齿轮能有效增强气隙磁密幅值,减小气隙谐波含量,同时输出转矩较传统磁齿轮提高。这对同心式磁力齿轮转矩密度的提高研究及应用具有重要意义。     

一种改进型同心式磁力齿轮磁场分析及转矩计算

同心式磁力齿轮是一种结构新颖、具有广阔发展前景的新型传动装置,它是利用磁场调制原理实现大转矩传递。本文在同心式磁力齿轮结构的基础上对调磁环进行改进,在调磁环的内侧加入硅钢构成一个机械桥,运用二维有限元法对改进型磁力齿轮模型进行仿真,并计算磁力齿轮电磁场和电磁转矩,同时与普通同心式磁力齿轮磁场和转矩进行比较。计算结果表明,改进型磁力齿轮磁场较普通型磁力齿轮磁场磁密幅值高,其谐波含量较低,转矩也有所提高。这对同心式磁力齿轮转矩密度的提高研究及应用具有重要意义。     

磁场调制式永磁齿轮Halbach充磁与平行充磁分析比较

为了提高磁场调制式永磁齿轮(Field Modulated Permanent Magnetic Gears,FMPMG)的气隙磁密及传动转矩,基于某一具体结构的FMPMG,应用Ansoft14对其Halbach及平行充磁方式进行了分析比较,研究了永磁体厚度、转角差、轭铁厚度对气隙磁密及传动转矩的影响,结果表明:Halbach所形成的气隙磁密较平行充磁更具有正弦性;与平行充磁相比,Halbach气隙磁密的厚度极值点明显高于平行充磁;另外,Halbach特有的单边效应,使其对轭铁厚度的要求不高,可减小或取消轭铁结构以降低FMPMG的转动惯量,为大功率高性能的FMPMG实用化奠定基础。     

极对数对磁力齿轮转矩脉动的影响

磁场调制式磁力齿轮具有无摩擦、无油污、少维护以及安装简便等优点,是一种具有广阔发展前景的传动装置。从内、外转子极对数比方面对磁力齿轮进行研究,建立了不同传动比的磁力齿轮模型,比较了不同模型的输入、输出转矩波形,分析了内转子极对数(P_1)和外转子极对数(P_2)对转矩脉动的影响。根据磁场调制原理和空间磁场谐波分布,磁力齿轮两转子转矩脉动受P_1和P_2影响较大。研究结果表明,选择P_1=4,内、外转子极对数比为1∶n+0. 25或1∶n+0. 75(n为自然数)的磁力齿轮,可以有效降低转矩脉动。     

基于解析模型的磁场调制式磁力齿轮机械特性分析

应用电磁学理论,求解磁场调制式磁力齿轮模型的拉普拉斯和泊松方程组,建立其解析解模型。基于磁场调制式磁力齿轮的解析解模型,研究了最大输出转矩随着内外转子磁铁厚度、调磁环的厚度和开槽率、内外层气隙厚度等几种结构参数的变化规律,进行磁力齿轮的初步优化。     

分块充磁永磁体对磁齿轮磁密及涡流损耗影响

在大功率大变速比磁齿轮中,整体充磁式大块永磁体空心化问题是提升永磁齿轮性能的主要障碍之一。分块充磁工艺能够有效解决这一问题,明显提升大块永磁体性能。通过构建3D模型,对采用分块充磁技术的永磁体的永磁齿轮完成了磁热仿真分析。结果表明,分块充磁技术能够有效抑制大尺寸永磁体的磁场空心化,显著提高其剩磁,改善永磁齿轮的磁密,进而提升永磁齿轮的最大输出转矩;分块充磁永磁体块间绝缘能够有效缩减永磁体圆周弧长和轴向长度与永磁体磁场透入深度的差距,大大降低永磁体的涡流损耗。     

转子调磁式磁力齿轮设计与分析

针对传统磁力齿轮高速运转时转子永磁体会破坏的缺点,提出没有永磁体的转子调磁式磁力齿轮。根据磁场调制原理建立了输入输出转矩与气隙磁场间的关系,使用二维有限元法分析其转矩传递能力;使用参数化扫描对不同的转子尺寸参数组合进行优化分析,得到输出转矩与转子尺寸间的关系,并探究各转子尺寸参数对输出转矩影响的原因。仿真结果表明:输出转矩与转子的尺寸参数有直接关系,存在最优尺寸使输出转矩达到最大值;优化后输出转矩增加了81.2%,低速转子尺寸对输出转矩影响最大。最后对气隙中磁密进行谐波分析,结果表明优化前后主要谐波的变化与转矩变化一致,验证了转子调磁式磁力齿轮设计分析的有效性。     

混合充磁式磁齿轮复合电机损耗仿真与分析

针对一种混合充磁式磁齿轮复合电机的损耗进行了研究,对比分析混合充磁式磁齿轮复合电机和径向充磁式磁齿轮复合电机的磁场和气隙磁通密度及其谐波,得到了不同转速下两种磁齿轮复合电机的铁耗和涡流损耗情况,并对调磁块形状进行了优化.结果表明,与径向充磁式磁齿轮复合电机相比,混合充磁式磁齿轮复合电机铁耗更小,产生的磁场强度更强,内层和中层气隙磁通密度更大,外层径向磁通密度和切向磁通密度的谐波幅值相对较小,有助于减少涡流损耗;优化后的圆形调磁块结构,可以减小复合电机的涡流损耗和铁耗.