偏心式磁力谐波齿轮二维有限元双气隙宏单元混合模型

二维有限元双气隙宏单元混合模型求解偏心式磁力谐波齿轮的磁场。该模型将非均匀气隙分为三层,连接定转子的两层均匀气隙为宏单元,建立解析模型;中间非均匀气隙层及定转子区域均采用有限元模型。由此可计及定转子铁磁材料的非线性因素,又使定转子摆脱了网格羁绊,偏心转子得以灵活转动。针对引入宏单元导致计算时间增加的问题,提出等效运动模式结合运动边界法,将原需多次重复计算的气隙单元系数仅需计算一次,提高计算效率。实例计算一台两级磁力谐波齿轮样机的磁场及其电磁转矩,转矩计算结果和样机转矩测试结果相比,两者吻合较好,验证该方法的有效性和正确性。

偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场解析模型

偏心式谐波磁力齿轮利用转子偏心引起气隙磁导的变化,从而实现高速比变速和转矩传递。该文应用边界摄动法,建立了偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场二维解析模型。首先分别计算偏心转子和定子永磁体单独作用时的偏心气隙磁场,再根据叠加原理合成谐波齿轮气隙磁场。气隙磁通密度和电磁转矩的解析结果与有限元分析结果相比较,验证了解析模型的正确性和有效性。

分式线性变换下比磁导法在偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场解析计算中的应用

偏心谐波磁力齿轮相比传统磁力齿轮具有高传动比下输出转矩密度大的特点,准确获得其气隙磁场分布是偏心谐波磁力齿轮设计及优化的关键。该文将分式线性变换与比磁导函数相结合,获得偏心谐波磁力齿轮气隙磁场的解析解。为克服切向磁导隐没的缺点,将极坐标系下的径向和切向比磁导计算转化为直角坐标系下的x、y方向的比磁导计算,由此修正未偏心的x、y方向的气隙磁场分量,然后根据叠加原理合成得到偏心谐波磁力齿轮气隙磁场分布。与有限元分析结果对比,解析法所得的气隙磁密、电磁转矩基本一致,验证了解析模型的有效性和合理性。

偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场分式线性变换解析模型

采用分式线性变换法解析计算偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场。将z平面的两个非同心圆变换成w平面的两个同心圆,给定两同心圆磁位差为1的边界条件,并求解两同心圆环形区域内的拉普拉斯方程。经反变换得到转子偏心时的气隙相对磁导函数,修正无偏心时定转子永磁产生的气隙磁场。根据叠加原理合成偏心情况下的定转子气隙磁场,从而获得气隙磁场径向和切向分量。利用麦克斯韦应力张量法计算谐波磁力齿轮的电磁转矩。通过与有限元法计算结果进行比较,验证了该文解析方法的正确性。

高转矩密度偏心式谐波磁力齿轮原理与仿真设计

与同轴式磁力齿轮相比,偏心式谐波磁力齿轮更适用于大传动比领域。在传统磁力齿轮的基础上,外永磁体采用切向充磁且嵌入式安装在定子侧,内永磁体采用60°Halbach阵列。建立有限元分析模型,分析比较了两种磁力齿轮的磁场分布,在静态模型下分析了两种磁力齿轮的磁力线分布,对其气隙磁密、谐波与转矩分别进行对比分析。仿真结果表明,较传统的磁力齿轮结构,改进后的偏心式谐波磁力齿轮具有谐波含量小、转矩大、效率高等优点。