磁场调制式永磁齿轮结构分析与性能研究

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1、磁场调制式永磁齿轮结构分析与性能研究ResearchonStructureandPerformanceforFieldModulatedPermanentMagneticGear吴重熙大连交通大学DALIANJIAOTONGUNIVERSITY分类号：__________________________________学校代号：10150UDC：________________密级：____________学号：20133103全日制专业硕士学位论文磁场调制式永磁齿轮结构分析与性能研究ResearchonStructureandPerformanceforFieldM

2、odulatedPermanentMagneticGear学生姓名：_____________吴重熙________校内导师及职称：___________葛研军教授企业导师及职称：李雁来高级工程师工程领域：机械工程研究方向：_________机电传动与控制论文类型：____________应用研究_______申请学位：____________工程硕士_______论文答辩日期：2015年6月10曰学位授予单位：大连交通大学大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考

3、文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得大连交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：4大连交通大学学位论文版权使用授权书太学#论女作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产枳单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用命女11作成果时罢名单位仍然为大连交通大学。学校有

4、权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。水人授叔大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）曰期：W彡年K月/笈曰曰期：年#月A曰摘要相比机械齿轮，基于磁场耦合原理的磁性齿轮具有诸多显著优点，比如可靠性高、减少维护、自身具备过载保护、非接触式输入输出、噪音低、振动小等，但传统磁性齿轮所能传递的转矩密度较低。由于新型磁场调制式永磁齿

5、轮永磁体利用率高，转矩密度3大（可达400KNm/m），所以可以与机械齿轮相媲美。本文围绕这种磁场调制式永磁齿轮（FieldModulatedPermanentMagneticGear,FMPMG）展开研究。基于FMPMG结构的特殊性，采用解析法对其工作原理进行详细分析与推导，认为FMPMG内转子永磁体极对数、调磁环极块数、外转子永磁体极对数之间必须满足一定的数学关系式。提出FMPMG四种工作模式，针对调磁环静止，内、外转子旋转的工作模式，建立内转子、外转子及调磁环三者之间的转矩和转速数学模型，并做进一步深入分析。基于FMPMG结构参数设计要求，应用有限元软件Ans

6、oft设计并建立电磁仿真模型，获得磁场云图及磁力线分布图；对内、外层气隙磁密进行傅里叶分解得出谐波分布图；研究了FMPMG的静态转矩特性、稳态转矩特性及磁场调制机理，总结出稳态转矩特性；深入分析转矩波动原因，提出相应解决方法，并对所建立的数学模型进行验证。铁损是FMPMG主要工作损耗，依据铁损产生机理，研究内外转子轭铁、永磁体内部、调磁极块中磁场的分布规律及在各部中的变化规律；总结了铁损的分布规律，为FMPMG效率计算奠定理论基础；研究了不同转速下的铁损量，总结出铁损与转速关系，提出通过对永磁体分块来减小永磁体涡流损耗的有效方法。基于FMPMG数学模型及求解方法，研究

7、其机械特性，分析最大输出转矩与传动比、调磁环各项参数、内外层气隙、轭铁厚度等几种参数的关系。关键词：永磁齿轮；磁场调制；机械特性；转矩特性；铁损IAbstractComparedtomechanicalgear,manysignificantadvantagesareownedbymagneticgearaccordingtotheprincipleofmagneticcoupling.Suchashighreliability,reducedmaintenance,overloadprotectionbyitself,non-contactinpu