磁力齿轮传动的发展概况与展望

磁力齿轮的出现丰富了磁力传动的形式,具有良好的应用前景。该文对传统磁力齿轮、高性能同轴式磁力齿轮、其他形式的磁力齿轮的研究发展概况分别进行了阐述,其中,重点介绍了高性能同轴式磁力齿轮的发展及其应用研究,并提出了磁力齿轮的四种运行形式。最后,对磁力齿轮在工程上的应用前景进行展望。     

磁场调制式磁力齿轮及其有限元计算

为避免机械齿轮振动,或要在分开物体间传递力矩,可以采用磁力齿轮传动装置。设计该磁力传动装置时需要对其设计参数进行精确计算。在电机设计时,使用有限元方法对一种大力矩磁力齿轮——磁场调制式磁力齿轮进行了磁场计算,为设计该磁力齿轮提供了有力的工具。     

磁力齿轮温度场仿真与试验研究

稀土钕铁硼永磁材料温度系数较高,高温下剩余磁密Br下降,磁力齿轮转矩传递能力降低;同时导致永磁体内禀矫顽力Hci下降,可能造成局部失磁,使磁力齿轮性能严重恶化。因此,对磁力齿轮的设计和运行而言,有必要研究其运行时内部温度场的分布。分析计算轴向磁场调制式磁力齿轮的热源分布情况,建立磁力齿轮三维温度场有限元模型,仿真计算磁力齿轮关键部件内的温度分布,完成样机温升试验验证工作。样机试验数据与有限元结果相吻合,验证了仿真模型的准确性,以及温度对磁力齿轮性能的影响。     

轴向磁场调制型永磁磁力齿轮及其电磁性能分析

介绍了新型轴向磁场调制型永磁磁力齿轮的工作机理.根据样机技术指标和设计方案,采用二维动态场的双转动域与三维静态场的时步有限元法计算其电磁性能.与样机试验数据进行比较,验证了样机设计的可行性和合理性,同时验证了有限元算法的准确性.     

平面齿轮连杆机构力分析与效率计算

本文通过对平面三齿轮四杆机构的力分析与效率计算,进一步讨论了齿轮连杆机构的传力特性和动力学特性,可供机构综合的参考.     

磁力齿轮发展综述

磁力齿轮具有结构简单、无摩擦、无油污、少维护和自动过载保护等特点,是一种较理想的传动设备。本文综述了国内外有关磁力齿轮的研究,按照时间顺序回顾了其发展历程,总结归纳了其发展脉络和演进过程;横向比较了各种磁力齿轮的结构特点、性能差异及适用领域,阐述了磁力齿轮的关键技术;探讨了磁力齿轮的应用前景,指明了未来的研究重点和发展方向。     

轴向磁场调制型磁力齿轮设计与验证

与传统机械齿轮箱不同,轴向磁力齿轮采用电磁变级变速原理,使得输入端和输出端之间无机械接触,具有无磨损、不需润滑、免维护等优点.采用二维动态场与三维静态场有限元法设计了磁力齿轮,样机试验数据比较表明,该有限元算法准确,样机设计合理可行.     

船用双气隙异步盘式磁力联轴器的有限元分析

针对"育鲲轮"船用双气隙异步盘式磁力联轴器的使用性能,运用Maxwell 14.0软件对其进行有限元分析,得到其磁场强度分布、涡电流密度分布和扭矩。用搭建的磁力联轴器试验台对稳态扭矩进行了试验测量与验证,仿真分析得出的扭矩与试验结果符合较好,为磁力联轴器扭矩的分析提供了理论依据。此外对不同工况下的联轴器传动效率进行了对比分析,得出其传动效率在93%以上,为磁力联轴器在船舶领域的广泛应用提供一定的理论依据和借鉴。     

平行轴永磁齿轮的特性研究

永磁齿轮利用永磁磁场的相互耦合作用产生磁性力来实现非接触传动。采用有限元法求得了永磁齿轮的磁场，进而采用虚功原理求得了磁力矩以及永磁齿轮的矩角特性。通过仿真分析了动轮随主动轮转动的机理。制作了实验模型，实验结果验证了分析方法的正确性。     

圆筒型直线磁齿轮性能分析

圆筒型直线磁齿轮依靠磁场作用传递推力,其输入与输出之间具有非接触的特点。直线磁齿轮较机械齿轮具有独特优势,如高力密度、高效率、低噪音、固有的过负荷保护、免维护等,使得它在电动汽车驱动、风力发电、海浪发电等领域广受关注。为获得圆筒型直线磁齿轮的特性及性能参数,本文利用有限元分析方法建立其瞬态分析模型:首先定义了直线磁齿轮的三种运动形式,分析了磁齿轮内、外两层气隙磁场,并对其推力特性进行研究;其次,对调磁环铁心片长度和径向厚度、永磁体厚度、气隙长度、电枢铁心厚度进行研究,以获得最大推力为目标,分析结构参数对直线磁齿轮推力传输能力的影响,得到直线磁齿轮的优化尺寸。最后在优化参数下进行模拟分析,结果表明优化后确实提高了直线磁齿轮的推力和力密度。     

辐条式磁齿轮电机齿槽转矩抑制

磁齿轮电机具有转矩密度高、转子结构坚固的特点。针对外转子辐条式磁齿轮电机齿槽转矩高等问题,以一台三相18槽28极外转子辐条式磁齿轮电机作为研究对象,利用磁场调制理论对气隙进行解析计算,然后基于麦克斯韦张量法分析外转子辐条式磁齿轮电机齿槽转矩产生的机理,并通过调节槽口角度和转子削角对磁齿轮结构进行优化。有限元分析结果表明,优化后电机的反电动势三次谐波被削弱了53%、齿槽转矩幅值被削弱了93.4%、输出转矩脉动下降了73.7%。有限元分析结果验证了调节槽口角度和转子削角的结构优化方法的有效性。     

轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场计算及分析

为研究轴向磁化多环磁力联轴器的结构参数对磁转矩的影响,采用有限元方法对其三维磁场进行数值计算,得出了轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场分布。分析了主动转子转角、气隙厚度、永磁体厚度和磁极对数对磁转矩的影响,即以一对磁极转角为周期,磁转矩与转角成类似正弦曲线关系变化,且在360°/2p时磁转矩存在最大值;随着气隙厚度的增加,联轴器的磁转矩降低;增大永磁体厚度,可提高磁转矩,但当永磁体厚度增大到一定程度后,磁转矩曲线的斜率逐渐变小,增加变慢;在一定范围内,增加联轴器的磁极对数,磁转矩增大,但磁极对数增加到一定数目后,随着磁极对数的继续增加,磁转矩降低。其分析结果可对该类磁力联轴器性能分析和设计起指导作用。     

用有限元法求解稀土永磁同步电机电磁转矩

用有限元法计算稀土永磁电机的气隙磁场，并用傅立叶变换代替传统的傅立叶级数进行波形分析，利用麦克斯韦应力张量法和磁通法计算出电磁转矩．得到较好的结果。     

三种充磁方式轴向磁齿轮的磁场和转矩特性比较

依据永磁体充磁方向和排列方式的不同,轴向磁齿轮可分为轴向充磁磁齿轮、聚磁式轴向磁齿轮和Halbach式轴向磁齿轮。采用3D有限元法对三种轴向磁齿轮的磁场、转矩特性和轴向力进行了比较。基于气隙磁场的谐波分析,利用公式计算出各次谐波磁场产生的转矩和轴向力,得出各次谐波磁场对转矩传递和轴向力的作用。比较表明,聚磁式轴向磁齿轮的转矩能力和永磁体利用率最大,比轴向充磁磁齿轮提高了17.5%和32.6%,比Halbach式轴向磁齿轮提高了2%和15.1%。Halbach式轴向磁齿轮的气隙中引起转矩波动的磁场谐波的幅值最小,转矩波动也最小。轴向充磁磁齿轮低速转子的轴向力最小,比聚磁式轴向磁齿轮小38.3%,比Halbach式轴向磁齿轮小32.7%。     

Cogging Torque Characteristics of a Magnetic‐Geared Motor

This paper describes the cogging torque characteristics of a magnetic‐geared motor with permanent magnets only on the high‐speed rotor. The operational principle, which is different from that of the magnetic‐geared motor with permanent magnets on the high‐speed rotor and stator, is described. The torque characteristics, especially the order of the cogging torque, are mathematically formulated and verified by conducting 3D finite element analysis and carrying out measurements on a prototype. A novel cogging torque reduction method is proposed and verified as well.     

高转矩密度磁力齿轮的拓扑结构设计与性能比较

永磁行星齿轮和同轴永磁齿轮是两类具有不同拓扑结构和运行原理的磁力齿轮,采用定量设计比较法设计了具有相同有效体积和永磁体用量的上述两类磁齿轮,并通过有限元分析法对二者的转矩传递性能进行比较研究。研究结果表明,永磁行星齿轮较同轴永磁齿轮有更高的转矩密度和更低的转矩脉动。此外,由于永磁行星齿轮具有更加灵活的运行模式,并且能实现功率分流,使其在混合动力汽车领域有很好的应用前景。加工了一台永磁行星齿轮样机,并搭建试验平台进行了相关的试验,结果表明了该拓扑结构的有效性。     

电磁悬浮控制系统磁场有限元分析

在分析电磁悬浮控制系统基本原理的基础上，以磁浮球控制系统的磁场为例，论述了轴对称非线性磁场的有限元分析方法，建立了有限元方程，应用二维磁场有限元软件对在不同的悬浮气隙下的磁场吸力进行了精确的计算。