An Exact Analytical Method for Magnetic Field Computation and Electromagnetic Torque in a Concentric Magnetic Gear

准确计算磁力齿轮电磁转矩是设计、分析磁力齿轮的关键,采用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。计算了内外两层气隙磁场和内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性。

同心式磁齿轮互连型调制环的设计

在同心式磁齿轮的设计中,采用互连型调制环能够有效降低制造难度并提高结构的机械强度,调制环的设计需要综合考虑电磁性能、机械强度和制造成本等多种因素。以同心式磁齿轮中的互连型调制环为研究对象,通过改变连接桥厚度、调制块占比、紧固杆的数量和直径等设计变量,重点分析了磁齿轮的最大转矩和调制环结构的应力受这些设计变量影响而变化的规律,并提出了一种互连型调制环的设计方法。

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场分析与优化设计

采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。气隙磁场波形与二维有限元法计算波形较吻合。与径向充磁相比,Halbach阵列充磁方式所得转矩更大,且更接近正弦。运用Matlab优化工具箱中的遗传算法对Halbach阵列同心式磁力齿轮某些参数进行优化,试验结果表明计算值与测量值较为一致,证明了所提方法的正确性和有效性。

Halbach阵列同心式磁力齿轮参数分析与优化设计

直驱式同心式磁力齿轮在低速大转矩领域有广泛的应用前景。为获得较正弦分布气隙磁场,所用永磁体采用Halbach阵列充磁,用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮磁场分布;分析了调磁环铁心宽度、调磁环高度及外转子轭部厚度等参数与磁力齿轮最大静态转矩之间的关系。磁场全局解析法计算结果与有限元分析结果一致性较好,验证了解析模型的正确性;根据参数分析结果,制作了一台内转子4对极、外转子17对极的Halbach阵列同心式磁力齿轮样机,样机试验结果表明,合理选择结构参数可以提高磁力齿轮的转矩密度,对磁力齿轮的设计提供一种有益参考。

磁力齿轮中调磁极片结构参数的数值模拟分析

为了改善磁力齿轮的转矩传递能力，研究调磁极片的调磁机理和结构要求，提出3种结构形式．针对调磁极片层叠结构出现的转矩传递能力不足等问题，采用瞬态有限元分析方法对调磁极片各部分的结构参数进行数值模拟．结果表明：磁力齿轮的输出转矩随调磁极片相对齿宽的增加先增大后减小，当相对齿宽在0．4～0．5时转矩较大，且变化相对平稳；磁力齿轮的输出转矩随调磁板片齿高的增加也是先增大后减小，在齿高为3mm时为最大，比试验参数下的模拟结果提高18％；输出转矩随着连接桥高度的增大而减小，消除连接桥可使输出转矩比试验参数下的模拟结果提高62％．

一种改进型同心式磁力齿轮磁场分析及转矩计算

同心式磁力齿轮是一种结构新颖、具有广阔发展前景的新型传动装置,它是利用磁场调制原理实现大转矩传递。本文在同心式磁力齿轮结构的基础上对调磁环进行改进,在调磁环的内侧加入硅钢构成一个机械桥,运用二维有限元法对改进型磁力齿轮模型进行仿真,并计算磁力齿轮电磁场和电磁转矩,同时与普通同心式磁力齿轮磁场和转矩进行比较。计算结果表明,改进型磁力齿轮磁场较普通型磁力齿轮磁场磁密幅值高,其谐波含量较低,转矩也有所提高。这对同心式磁力齿轮转矩密度的提高研究及应用具有重要意义。