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时间:2018-07-29
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1、华北电力大学科技学院毕业设计(论文)附件外文文献翻译学号:081904030136姓名:宗鹏程所在系别:机械工程及自动化专业班级:机械08K1指导教师:张超原文标题:DevelopmentofaHigh-PerformanceMagneticGear年月日高性能磁齿轮的发展原文出处及作者:IEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONS,VOL.41,NO.3,MAY/JUNE2005PeterOmandRasmussen,TorbenOleAndersen,FrankT.Jørgensen,and
2、OrlaNielsen摘要:本文提出了一个高性能永磁齿轮的计算和测量结果。上述分析的永磁齿轮有5.5的传动比,并能够提供27Nm的力矩。分析表明,由于它的弹簧扭转常数很小,因此需要特别重视安装了这种高性能永磁齿轮的系统。上述分析的齿轮也已经被应用在实际中,以验证、预测其效率。经测量,由于较大端齿轮传动引起的磁力齿轮的扭矩只有16Nm。一项关于磁齿轮效率损失的系统研究也展示了为什么实际工作效率只有81%。一大部分磁损耗起源于轴承,因为机械故障的存在,此轴承的备用轴承在此时是必要的。如果没有源于轴的少量磁泄漏,我们估计能得到高达9
3、6%的效率。与传统的机械齿轮的比较表明,磁性齿轮具有更好的效率和单位体积较大扭矩。最后,可以得出结论,本文的研究结果可能有助于促进传统机械齿轮向磁性齿轮发展。关键词:有限元分析(FEA)、变速箱,高转矩密度,磁性齿轮。一、导言由于永久磁铁能产生磁通和磁力,虽然几个世纪过去了,许多人仍然着迷于永久磁铁。,在过去20年的复兴阶段,正是这些优点已经使得永久磁铁在很多实际中广泛的应用,包括在起重机,扬声器,接头领域,尤其是在永久磁铁电机方面。其中对永磁铁的复兴最常见于效率和转矩密度由于永磁铁的应用显著提高的小型机器的领域。在永久磁铁没
4、有获取高度重视的一个领域是传动装置的领域,也就是说,磁力联轴器不被广泛用于传动装置。磁性联轴器基本上可以被视为以传动比为1:1磁力齿轮。相比标准电气机器有约10kNm/m的扭矩,装有高能量永久磁铁的磁耦有非常高的单位体积密度的扭矩,变化范围大约300–400kN。研究磁性齿轮的基本思路,可以追溯到20世纪初。一个有趣的例子是1913年的美国专利申请[1]提出的的关于由两个突出的钢柱旋转轴组成的(电)磁齿轮的描述。两个磁性轴连接于固定磁极(电)之间。即使在专利方面齿轮技也术显得相当有效,但是这显然没有利用在商业领域的想法,而在专
5、利方面的技术可能因此已被遗忘。2另一个有趣的出版物提到有关磁性齿轮是从1940年,由美国专利Faus提交的。该专利描述了一种基于两个不同直径和不同数量的永久磁铁的磁盘的磁性齿轮,即,传动装置结构颇为相似于机械直齿圆柱齿轮轮齿的结构。在专利中,也对蜗轮与磁铁的变化进行了描述。在1940年,只有铁氧体磁铁是可用的,它每单位体积提供的力大约只有20世纪80年代的现代钕铁硼磁体的十分之一。当前市面上所推荐使用的齿轮传动装置仍然很落后,这是因为每个磁盘上只有一个磁体传输力矩,上述缺点都有可能在磁性齿轮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。在文献[3]-[6]中提到了磁性齿轮。在文献[3]中,一个二维(2维)的计算方法已经发展了,比较于有限元分析(FEA)它具有非常好的认可度。如果把从文献[3]中所假设的齿轮得出结果推广到一个有(0.5毫米)气隙的齿轮,这个钕铁硼齿轮的单位体积扭矩大约是20kNm/m左右。这样得出的结果并不是很可观,并且可以解释此齿轮为什么不能得到广泛应用。文献[4]-[6]中,通过有限元分析得出了齿轮的各项参数。一些有限元分析得出的结果也与已经被广泛接受的实验结果做了对比。磁蜗轮蜗杆和斜齿轮也已在文献[7]
7、[8]分析过了。再文献[7]中介绍了加有磁铁的实用蜗轮。磁蜗轮蜗杆有33:1的传动比,最大输出扭矩为11.5N米。齿轮的体积没有描述,但是从这些数字和在文件中提出的主要数字可以得出它的实际体积量估计约为0.005立方米,,它所提供的单位扭矩是2.3kNm/m,也就是说磁齿轮的单位体积所受扭矩很小。在文献[8]中提到,可以把实用齿轮修改为一个斜齿轮。这样可以使得磁性斜齿轮的扭矩比蜗轮蜗杆少五倍。因此,作者最终得出结论,此种变速箱齿轮可以应用到汽车上。上述所有文件提到的磁性齿轮都有比较低的永磁性,因此,单位体积提供的扭矩非常低。然
8、而,[9]、[10]两份文件似乎提出了另一种磁齿轮,这种齿轮利用了更高性能的永磁铁,就像是行星变速箱上的齿轮一样,但相对文献[1]有了一些修改。在这两个文件,低磁阻的多级钢制部件传递了稳定的扭矩。这部分的想法来源于高速到多极低速永久磁极磁场整流的现象。另外,在两篇论文中齿轮的
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