多端口永磁行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)研究與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、永磁行星齒輪是一種新型的磁力耦合傳動(dòng)裝置，它由永磁太陽(yáng)輪、永磁行星輪、永磁外齒圈以及行星架組成。借助于三個(gè)端口，即太陽(yáng)輪端口、外齒圈端口和行星架端口，永磁行星齒輪可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的分割與合成以及轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變換，同時(shí)，由于其無(wú)接觸傳動(dòng)、低噪音、高效率以及低維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)械行星齒輪的理想替代品。目前，對(duì)永磁行星齒輪的研究主要在低轉(zhuǎn)矩應(yīng)用場(chǎng)合，熱點(diǎn)在于其動(dòng)力學(xué)特性的分析，設(shè)計(jì)中的電磁特性缺少系統(tǒng)的研究。因此，本文針對(duì)永磁行星齒輪設(shè)計(jì)中的電磁問(wèn)題

2、進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為高性能的永磁行星齒輪設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　首先，給出了永磁行星齒輪的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。闡述了三種計(jì)算永磁齒輪轉(zhuǎn)矩計(jì)算的方法，即等效磁路法、等效磁化電流矢位法和有限元法，比較了各個(gè)方法的優(yōu)劣，選擇了有限元法為永磁行星齒輪的設(shè)計(jì)方法。
　　其次，提出了永磁行星齒輪在電磁設(shè)計(jì)中對(duì)齒輪性能具有重大影響的關(guān)鍵性問(wèn)題，如永磁齒輪間產(chǎn)生非有效力矩的磁耦合、定位力矩以及齒輪磁極對(duì)數(shù)對(duì)性能的影響。結(jié)合理論分析與有限元軟件對(duì)

3、上述問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，對(duì)問(wèn)題的形成原因和解決方法都進(jìn)行了深刻的探討，提出了永磁行星齒輪電磁設(shè)計(jì)的基本原則。
　　最后，基于上述的分析，設(shè)計(jì)了一臺(tái)高轉(zhuǎn)矩密度、低定位力矩的永磁行星齒輪，其性能分析表明各項(xiàng)性能都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的永磁行星齒輪。為進(jìn)一步提高其性能，進(jìn)行了優(yōu)化分析，采用了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和永磁體形狀優(yōu)化相結(jié)合的方法，使齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)得到極大減小，實(shí)現(xiàn)了平滑穩(wěn)定傳動(dòng)的優(yōu)良性能。加工了樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)的永磁太陽(yáng)輪的最大傳遞轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速