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1、華北電力大學科技學院畢業(yè)設計（論文）附件外文文獻翻譯學號：081904030136姓名：宗鵬程所在系別：機械工程及自動化專業(yè)班級：機械08K1指導教師：張超原文標題：DevelopmentofaHigh-PerformanceMagneticGear年月日高性能磁齒輪的發(fā)展原文出處及作者：IEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONS,VOL.41,NO.3,MAY/JUNE2005PeterOmandRasmussen,TorbenOleAndersen,FrankT.J?rgensen,and
2、OrlaNielsen摘要：本文提出了一個高性能永磁齒輪的計算和測量結果。上述分析的永磁齒輪有5.5的傳動比，并能夠提供27Nm的力矩。分析表明，由于它的彈簧扭轉常數(shù)很小，因此需要特別重視安裝了這種高性能永磁齒輪的系統(tǒng)。上述分析的齒輪也已經(jīng)被應用在實際中，以驗證、預測其效率。經(jīng)測量，由于較大端齒輪傳動引起的磁力齒輪的扭矩只有16Nm。一項關于磁齒輪效率損失的系統(tǒng)研究也展示了為什么實際工作效率只有81％。一大部分磁損耗起源于軸承，因為機械故障的存在，此軸承的備用軸承在此時是必要的。如果沒有源于軸的少量磁泄漏，我們估計能得到高達9
3、6％的效率。與傳統(tǒng)的機械齒輪的比較表明，磁性齒輪具有更好的效率和單位體積較大扭矩。最后，可以得出結論，本文的研究結果可能有助于促進傳統(tǒng)機械齒輪向磁性齒輪發(fā)展。關鍵詞：有限元分析（FEA）、變速箱，高轉矩密度，磁性齒輪。一、導言由于永久磁鐵能產(chǎn)生磁通和磁力，雖然幾個世紀過去了，許多人仍然著迷于永久磁鐵。，在過去20年的復興階段，正是這些優(yōu)點已經(jīng)使得永久磁鐵在很多實際中廣泛的應用，包括在起重機，揚聲器，接頭領域，尤其是在永久磁鐵電機方面。其中對永磁鐵的復興最常見于效率和轉矩密度由于永磁鐵的應用顯著提高的小型機器的領域。在永久磁鐵沒
4、有獲取高度重視的一個領域是傳動裝置的領域，也就是說，磁力聯(lián)軸器不被廣泛用于傳動裝置。磁性聯(lián)軸器基本上可以被視為以傳動比為1：1磁力齒輪。相比標準電氣機器有約10kNm/m的扭矩，裝有高能量永久磁鐵的磁耦有非常高的單位體積密度的扭矩，變化范圍大約300–400kN。研究磁性齒輪的基本思路，可以追溯到20世紀初。一個有趣的例子是1913年的美國專利申請[1]提出的的關于由兩個突出的鋼柱旋轉軸組成的（電）磁齒輪的描述。兩個磁性軸連接于固定磁極（電）之間。即使在專利方面齒輪技也術顯得相當有效，但是這顯然沒有利用在商業(yè)領域的想法，而在專
5、利方面的技術可能因此已被遺忘。2另一個有趣的出版物提到有關磁性齒輪是從1940年，由美國專利Faus提交的。該專利描述了一種基于兩個不同直徑和不同數(shù)量的永久磁鐵的磁盤的磁性齒輪，即，傳動裝置結構頗為相似于機械直齒圓柱齒輪輪齒的結構。在專利中，也對蝸輪與磁鐵的變化進行了描述。在1940年，只有鐵氧體磁鐵是可用的，它每單位體積提供的力大約只有20世紀80年代的現(xiàn)代釹鐵硼磁體的十分之一。當前市面上所推薦使用的齒輪傳動裝置仍然很落后，這是因為每個磁盤上只有一個磁體傳輸力矩，上述缺點都有可能在磁性齒輪的使用和研究方面使其受到使用限制，因
6、此至今只有不到50本出版物被人所知。在文獻[3]-[6]中提到了磁性齒輪。在文獻[3]中，一個二維（2維）的計算方法已經(jīng)發(fā)展了，比較于有限元分析（FEA）它具有非常好的認可度。如果把從文獻[3]中所假設的齒輪得出結果推廣到一個有（0.5毫米）氣隙的齒輪，這個釹鐵硼齒輪的單位體積扭矩大約是20kNm/m左右。這樣得出的結果并不是很可觀，并且可以解釋此齒輪為什么不能得到廣泛應用。文獻[4]-[6]中，通過有限元分析得出了齒輪的各項參數(shù)。一些有限元分析得出的結果也與已經(jīng)被廣泛接受的實驗結果做了對比。磁蝸輪蝸桿和斜齒輪也已在文獻[7]
7、[8]分析過了。再文獻[7]中介紹了加有磁鐵的實用蝸輪。磁蝸輪蝸桿有33：1的傳動比，最大輸出扭矩為11.5N米。齒輪的體積沒有描述，但是從這些數(shù)字和在文件中提出的主要數(shù)字可以得出它的實際體積量估計約為0.005立方米,，它所提供的單位扭矩是2.3kNm/m，也就是說磁齒輪的單位體積所受扭矩很小。在文獻[8]中提到，可以把實用齒輪修改為一個斜齒輪。這樣可以使得磁性斜齒輪的扭矩比蝸輪蝸桿少五倍。因此，作者最終得出結論，此種變速箱齒輪可以應用到汽車上。上述所有文件提到的磁性齒輪都有比較低的永磁性，因此，單位體積提供的扭矩非常低。然
8、而，[9]、[10]兩份文件似乎提出了另一種磁齒輪，這種齒輪利用了更高性能的永磁鐵，就像是行星變速箱上的齒輪一樣，但相對文獻[1]有了一些修改。在這兩個文件，低磁阻的多級鋼制部件傳遞了穩(wěn)定的扭矩。這部分的想法來源于高速到多極低速永久磁極磁場整流的現(xiàn)象。另外，在兩篇論文中齒輪的
