具有阻尼繞組的磁性齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、相比于傳統(tǒng)的機(jī)械齒輪，磁場(chǎng)調(diào)制式磁性齒輪的輸入與輸出之間是非接觸性的，并且自身具有過(guò)載保護(hù)的特性，磁性齒輪的這些特點(diǎn)都使得其在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速傳遞的實(shí)際應(yīng)用方面具有特殊的優(yōu)勢(shì)。然而，磁性齒輪兩轉(zhuǎn)子間非剛性磁耦合特性，導(dǎo)致在啟動(dòng)以及負(fù)載和速度發(fā)生變化時(shí)，出現(xiàn)暫態(tài)振蕩現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外對(duì)磁性齒輪的大量研究，目前主要是是針對(duì)其靜態(tài)以及穩(wěn)態(tài)性能，對(duì)磁性齒輪動(dòng)態(tài)性能的研究方法提出的甚少，本文結(jié)合磁性齒輪低扭轉(zhuǎn)剛度的工作特點(diǎn)以及永磁同步電機(jī)中阻尼繞組的工作原理

2、，提出一種在高速轉(zhuǎn)子側(cè)增加阻尼繞組的新型磁場(chǎng)調(diào)制式磁性齒輪(簡(jiǎn)稱(chēng)新型磁性齒輪)，對(duì)其進(jìn)行了磁場(chǎng)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)性能以及損耗效率分析等，本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，本文提出新型磁性齒輪的基本結(jié)構(gòu)，利用解析法推導(dǎo)出調(diào)制諧波磁場(chǎng)次數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)的關(guān)系，得出磁性齒輪的工作原理。在此基礎(chǔ)上，闡述了有限元法的發(fā)展及應(yīng)用，并概括介紹了電磁場(chǎng)分析軟件的使用。利用有限元方法詳細(xì)分析了磁性齒輪的二維靜態(tài)磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)矩特性和穩(wěn)定工作點(diǎn)，對(duì)磁性齒

3、輪結(jié)構(gòu)的幾個(gè)重要參數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算分析，得出了最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩密度隨參數(shù)值變化的關(guān)系曲線。采用正交優(yōu)化方法對(duì)參數(shù)再次進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并采用極差分析法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到了合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)取值。
　　其次，根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成，建立了傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，給出具有阻尼繞組磁性齒輪動(dòng)態(tài)下的等效模型，理論得出阻尼繞組在瞬態(tài)時(shí)所起的作用。對(duì)具有阻尼繞組磁性齒輪在空載啟動(dòng)、負(fù)載啟動(dòng)、突加負(fù)載擾動(dòng)以及過(guò)載四種不同運(yùn)行方式下進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能的研究分析

4、，同時(shí)對(duì)高速內(nèi)轉(zhuǎn)子增加阻尼繞組前后進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能對(duì)比。以外轉(zhuǎn)子空載啟動(dòng)的調(diào)節(jié)時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)，計(jì)算分析了阻尼繞組的參數(shù)對(duì)磁性齒輪的瞬態(tài)影響，得出其調(diào)節(jié)時(shí)間隨阻尼繞組不同參數(shù)值的變化規(guī)律，從而確定阻尼繞組合理參數(shù)值，提高整個(gè)傳統(tǒng)裝置的穩(wěn)定性。
　　最后，研究了磁性齒輪損耗與效率的大小，在損耗產(chǎn)生機(jī)理的理論分析基礎(chǔ)上，建立了磁性齒輪損耗分析的有限元模型，經(jīng)計(jì)算得出磁性齒輪增加阻尼繞組前后你各部分產(chǎn)生的損耗大小與轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，從而根據(jù)效率計(jì)