新型磁場(chǎng)調(diào)制式磁齒輪的設(shè)計(jì)與研究

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1、國內(nèi)圖書分類號(hào):TH132.46工程碩士學(xué)位論文新型磁場(chǎng)調(diào)制式磁齒輪的設(shè)計(jì)與研究碩士研究生:呂森導(dǎo)師:謝穎申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:工程碩士學(xué)科、專業(yè):電氣工程所在單位:電氣與電子工程學(xué)院答辯日期:2015年3月授予學(xué)位單位:哈爾濱理工大學(xué)ClassifiedIndex:TH132.46DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDesignandStudyoftheNewMagneticFieldModulatedMagneticGearCandidate:LvSenSupervisor:XieYingAcade

2、micDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectricalEngineeringDateofOralExamination:March,2015University:HarbinUniversityofScienceAndTechnology新型磁場(chǎng)調(diào)制式磁齒輪的設(shè)計(jì)與研究摘要齒輪廣泛應(yīng)用于機(jī)械裝置轉(zhuǎn)軸之間的轉(zhuǎn)矩傳遞,同時(shí)能夠進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變換。常用的機(jī)械齒輪具有明顯的缺點(diǎn),例如可靠性低,維護(hù)要求高以及噪聲等,這些缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用。由于傳統(tǒng)機(jī)械齒輪的這些特點(diǎn),近年來磁齒輪引起了很

3、多關(guān)注。磁齒輪的輸入輸出軸之間沒有機(jī)械接觸,因此其具有機(jī)械齒輪所不具有的高可靠性、高效率并且不需要潤滑。本文研究了磁場(chǎng)調(diào)制原理,明確磁場(chǎng)調(diào)制式磁齒輪的設(shè)計(jì)原則,針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的不足提出改進(jìn)結(jié)構(gòu)。以一臺(tái)經(jīng)典磁場(chǎng)調(diào)制式磁齒輪為例,首先運(yùn)用解析法研究了其工作原理,明確了調(diào)磁環(huán)對(duì)磁場(chǎng)的調(diào)制作用,確定了內(nèi)外轉(zhuǎn)子永磁體極對(duì)數(shù)與調(diào)磁塊個(gè)數(shù)的關(guān)系。建立了二維有限元模型,提取了各種情況的氣隙磁密以驗(yàn)證解析分析的正確性,對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行了尺寸和傳動(dòng)比的優(yōu)化,得到了傳動(dòng)比的配比原則和性能最優(yōu)的尺寸參數(shù)?,F(xiàn)有結(jié)構(gòu)端部漏磁明顯,建立了包含端部空氣實(shí)體模型的三維有限元模型,研

4、究端部漏磁的影響。針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn),提出了改進(jìn)型的磁場(chǎng)調(diào)制式磁齒輪,對(duì)新結(jié)構(gòu)的磁齒輪進(jìn)行了尺寸優(yōu)化,得到了優(yōu)化后的轉(zhuǎn)矩傳遞特性,包括靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩,驗(yàn)證了新結(jié)構(gòu)在性能上的提升。雖然對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),但其仍然存在的問題是裝配困難,針對(duì)這一問題研究了裝配過程簡(jiǎn)單的混合磁路磁齒輪,這種磁齒輪同樣存在缺點(diǎn),針對(duì)其內(nèi)部空間利用率不足的問題提出了改進(jìn)結(jié)構(gòu),目的是充分利用混合磁路磁齒輪的內(nèi)部空間,這樣可以在不增加裝置體積的情況下提高其能夠傳遞的最大轉(zhuǎn)矩,從而提高轉(zhuǎn)矩密度。建立了新結(jié)構(gòu)的三維有限元模型,得到了尺寸優(yōu)化后的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩特性,與不利用內(nèi)部

5、空間的混合磁路磁齒輪進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了改進(jìn)結(jié)構(gòu)在性能上的提升。關(guān)鍵詞磁齒輪;磁場(chǎng)調(diào)制;傳動(dòng)比;轉(zhuǎn)矩特性‐?I‐?DesignandStudyoftheNewMagneticFieldModulatedMagneticGearAbstractGearsarewidelyusedintorquetransmissionbetweenshaftsofmechanisms,whileitcanaccordinglychangerotationalspeedandtorque.Themostwidelyusedmechanicalgearshaveseve

6、raldisadvantages,suchaslowreliability,highmaintenancerequirementsandnoise,whichrestrictitsapplication.Becauseofthecharacteristicsofthetraditionalmechanicalgears,inrecentyearsmagneticgearshavedrawnalotofattention.Thereisnomechanicalcontactbetweentheinputandoutputshaftsinmagne

7、ticgears,soithashighreliability,highefficiencyandnoneedoflubricatingwhichmechanicalgearsdonothave.Thispaperstudiedthemagneticfieldmodulatedprinciple,discussedthedesignprincipleofmagneticfieldmodulatedmagneticgear,andproposedimprovementstructureaccordingtothedisadvantageofexi

8、stingstructure.Takingaclassicalmagneticfieldmodulatedmagneticgearasanexampl

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