Halbach阵列同心式磁力齿轮参数分析与优化设计

直驱式同心式磁力齿轮在低速大转矩领域有广泛的应用前景。为获得较正弦分布气隙磁场,所用永磁体采用Halbach阵列充磁,用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮磁场分布;分析了调磁环铁心宽度、调磁环高度及外转子轭部厚度等参数与磁力齿轮最大静态转矩之间的关系。磁场全局解析法计算结果与有限元分析结果一致性较好,验证了解析模型的正确性;根据参数分析结果,制作了一台内转子4对极、外转子17对极的Halbach阵列同心式磁力齿轮样机,样机试验结果表明,合理选择结构参数可以提高磁力齿轮的转矩密度,对磁力齿轮的设计提供一种有益参考。     

考虑磁致伸缩逆效应的非晶合金开关磁阻电机减振方法

非晶合金用于电机铁心可极大地提高电机效率,然而,其较大的磁致伸缩系数和极强的应力敏感性（即磁致伸缩逆效应）在增大铁心振动噪声的同时,限制电信号对铁心磁性能的精确控制能力。该文提出采用磁致伸缩逆效应对铁心磁化状态进行调制,以抑制非晶合金开关磁阻电机电磁振动的减振思路。首先,基于宏观热力学理论,建立考虑磁致伸缩及其逆效应的非晶合金材料力-磁耦合本构关系;其次,提出非晶合金开关磁阻电机的定子齿加压结构,并考虑静态预应力、脉动电磁应力对非晶合金磁特性的影响,构建开关磁阻电机力-磁双向动态耦合模型并求解;最后,计算应力作用前后定子铁心的磁通密度分布。通过实验与仿真对比发现,定子齿加压结构的径向电磁应力可减小44.5%,因此该减振方法具有可行性。     

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。     

磁力齿轮发展历程及可研究问题

磁力齿轮有着转子间无摩擦、制造安装简单、成本相对较低等优点,是一种优良的传动机构。从时间上简述了磁力齿轮的发展历史,对比了国内外对磁力齿轮的研究现状。介绍了几类常见的磁力齿轮拓扑结构,比较了这几类磁力齿轮的优劣。总结了其将来的发展方向与可研究问题。     

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场全局解析法分析

针对Halbach阵列同心式磁力齿轮这种内外转子非接触传递的传动装置,运用全局解析法对磁力齿轮内外两层气隙磁场进行分析计算.求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,各子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系.得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,并用计算了内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性.     

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。     

基于转子极弧偏心抑制开关磁阻电动机转矩脉动

准确计算开关磁阻电动机电磁场是设计、分析开关磁阻电机的关键。基于转子极弧一部分偏心,研究一种新型转子极面,前一部分转子极面沿着电机旋转方向气隙逐渐减小,后一部分气隙保持均匀不变。利用有限元法,对一台12/8极开关磁阻电动机建模,计算最佳转子极弧偏心距和非偏心极弧比。仿真结果表明,基于转子极弧偏心得到的转子极面结构,不仅可以有效地减小开关磁阻电动机的转矩脉动,而且能增加电机的平均转矩。     

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场分析与优化设计

采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。气隙磁场波形与二维有限元法计算波形较吻合。与径向充磁相比,Halbach阵列充磁方式所得转矩更大,且更接近正弦。运用 Matlab 优化工具箱中的遗传算法对 Halbach 阵列同心式磁力齿轮某些参数进行优化,试验结果表明计算值与测量值较为一致,证明了所提方法的正确性和有效性。     

传统充磁与正弦充磁磁齿轮磁场分布及转矩特性对比分析

为提高磁场调制式磁齿轮的转矩密度,改变传统充磁方式,分析了一种正弦充磁磁齿轮。利用Ansoft软件构建了两种充磁方式磁齿轮的有限元模型,在静态模型下分析了两种磁齿轮的磁力线分布,计算了内外层气隙磁通密度,获得了内外层气隙磁密的各主要谐波;计算了模型中内外转子的静态转矩和稳态运行转矩。对两种充磁方式磁齿轮的气隙磁密、谐波以及转矩进行了比较,结果表明在同体积下正弦充磁磁齿轮具有较小的谐波含量和较高的转矩。