新型磁齒輪復合電機的設計研究.pdf

1、新型磁齒輪傳動裝置屬于磁場調制式磁力傳動結構，具有轉矩密度高、運行效率高、非接觸性力矩傳遞和過載自保護等優(yōu)點，有替代機械齒輪在清潔、低溫和高空等環(huán)境中運行的潛力。高性能稀土永磁材料在電機設計中的成功應用，使得現(xiàn)代永磁電機的轉矩密度和運行效率較感應電機有了較大提高。
　　 本文提出一種新結構稀土永磁電機，就是把普通的稀土永磁電機內嵌到磁場調制式磁齒輪里，從而形成磁齒輪復合電機，這樣就把永磁電機和磁齒輪的優(yōu)點結合了起來。磁齒輪復合電

2、機作為實現(xiàn)低速大轉矩電機的一條新途徑，研究成果應用前景廣泛，可應用于軍事領域（艦船直接驅動）、車輛運輸（電力機車、電動汽車直接驅動）、可再生能源利用開發(fā)（風力發(fā)電）、先進制造業(yè)（機床直接驅動）等場合。
　　 本課題是國家“863”高科技項目《高效大轉矩直接驅動復合式永磁電機系統(tǒng)研究》(2007AA052233)的研究內容之一，對新型結構釹鐵硼永磁電機--磁齒輪復合電機進行設計研究。
　　 本文圍繞這種新型磁齒輪復合電機展

3、開研究，具體做了以下幾方面的工作：
　　 1)、以電機電磁場計算的解析方法為出發(fā)點，在電機氣隙中求解了極坐標下數(shù)學物理方程中的拉普拉斯方程的解析解。結合有限元方法，得到電機磁場整個區(qū)域的矢量磁位，為計算其他物理量奠定了基礎。
　　 2)、分析機械齒輪和傳統(tǒng)磁齒輪的不足之處，研究新型磁齒輪復合電機的關鍵部位--磁場調制式磁齒輪傳動裝置的運行機理。針對該裝置的輸入輸出轉子轉向相反，且具有兩層氣隙的特點，在多氣隙場合中拓展了數(shù)

4、值解析結合法的磁場計算，編制了相應的程序。以氣隙磁場諧波分析為出發(fā)點，分析了這種新型磁齒輪，雖然該裝置內、外層氣隙之中的磁場有多種諧波分量存在，但是電磁轉矩幾乎是單一主波成份，數(shù)值解析結合法仿真計算得到的定量結果與運行機理中的理論分析相一致。
　　 3)、利用磁齒輪內轉子的空間，在考慮加工、裝配等的可行性之后，完成了電機拓撲結構的創(chuàng)新，設計出新型磁齒輪復合電機。借助于電機電磁場計算的數(shù)值解析結合法，實現(xiàn)了復合電機內、外兩個轉子任

5、意方向任意角度的自由轉動磁場計算。計算了復合電機的感應電動勢和電磁轉矩，捕捉了齒槽定位轉矩的最大值等電機參數(shù)。按一定指標要求設計了一臺低速大轉矩高效磁齒輪復合電機，并研制了相應的樣機。
　　 4)、試驗證明了新型磁齒輪和永磁電機的結合取得了結構上的創(chuàng)新，磁齒輪復合電機樣機取得高轉矩密度穩(wěn)定運行的效果，磁齒輪樣機更是取得了高轉矩密度、高傳動效率穩(wěn)定運行的結果。試驗測得的感應電勢和轉矩與數(shù)值解析結合法計算相吻合，驗證了在多氣隙場合中