旋轉變直線傳動磁性齒輪的研究.pdf

1、在一些先進的工業(yè)應用中，需要實現旋轉和直線運動的結構。在這些應用中通常使用旋轉電機搭配旋轉到直線的機械連軸器。但是這種結構有復雜的力學計算、較大的空間、頻繁的機械調整、高制造和維護成本和可靠性低等缺點。針對目前機械實現復合式傳動的各類結構的缺點，本文研究傳動形式上為旋轉到直線同軸傳動的磁性齒輪，具有結構簡單、高效率、低成本、非接觸式等特點。
　　本文首先對基于直線電機原理的旋轉變直線傳動磁性齒輪的結構、特性和運行原理進行了分析。通

2、過磁場作用將旋轉運動轉換成直線運動的傳動裝置由兩部分組成，一個提供直線運動，一個提供旋轉運動。應用有限元分析軟件ANSYS對整體結構進行二維和三維的等效建模。通過對磁通分布情況的靜態(tài)仿真，得到磁極位置與磁拉力的關系曲線。以傅里葉函數為原型，分別采用等效磁路法和等效電流法對瞬態(tài)磁力進行數學建模。應用MATLAB驗證理論分析和仿真結果的一致性。通過對等效模型瞬態(tài)性能的定量分析，得到梳齒受力的波動規(guī)律。
　　其次，通過模型分析，對磁性齒

3、輪的設計尺寸，和影響其工作性能的參數進行了討論。繪制出各個參數與磁拉力的關系曲線，包括磁極弧度、氣隙厚度和梳齒厚度。在考慮實際工程加工水平的前提下對磁性齒輪進行結構優(yōu)化。參考電機設計原則，討論了磁性齒輪的磁滯損耗和渦流損耗。
　　為了改善結構對磁力波動的影響，本文對磁性齒輪的結構進行了有針對性的改進，包括轉子磁極和傳動筒內梳齒。在磁極結構改進方面，提出了轉子兩層永磁體平行和錯開30°兩種放置方式。在梳齒結構改進方面，提出增加梳齒個