正弦充磁磁齒輪及其在風力發(fā)電機上的應用分析.pdf

1、齒輪傳動一直是風力發(fā)電結構中的重要環(huán)節(jié)，由于機械齒輪間的摩擦損耗、機械疲勞等缺點，齒輪箱已成為了風力發(fā)電機運行中的突出問題。近年來，隨著永磁材料磁能積的提高，磁齒輪在無機械接觸下傳遞轉矩，其憑借無摩擦損耗、低噪音、高可靠等優(yōu)勢也越來越為人們所重視。本文主要研究了磁場調制式同心磁齒輪，通過正弦充磁方式等優(yōu)化磁齒輪轉矩密度，并將其與永磁同步發(fā)電機結合應用于風力發(fā)電系統(tǒng)中。
　　本文首先從解析和有限元角度介紹了磁場調制式同心磁齒輪的工作

2、原理。借助Ansoft軟件對磁齒輪靜態(tài)模型進行有限元分析，計算了內、外氣隙磁通密度，獲得了氣隙磁密中各主要諧波次數(shù)，驗證了磁場調制式磁齒輪的諧波匹配關系。在磁齒輪工作情況下，計算了內、外轉子的靜態(tài)轉矩和穩(wěn)態(tài)轉矩。對現(xiàn)有磁齒輪傳動比、轉子永磁體和鐵心軛部厚度等參數(shù)進行了優(yōu)化比較，得到了最優(yōu)尺寸。
　　現(xiàn)有磁場調制式同心磁齒輪轉矩密度依然較低，本文改變傳統(tǒng)徑向充磁方式，通過正弦充磁方式優(yōu)化永磁體提升磁齒輪轉矩。分別分析了混合充磁和正弦

3、充磁下磁齒輪的氣隙磁密諧波和轉矩變化。檢驗了兩種充磁方式下氣隙磁密諧波匹配程度，計算了靜態(tài)轉矩特性和穩(wěn)態(tài)運行轉矩。并在正弦充磁下對磁齒輪外軛部及徑向充磁占比進行了優(yōu)化，得到的輸出轉矩提升驗證了正弦充磁對磁齒輪的優(yōu)化作用。
　　根據磁齒輪特殊結構，選擇了外轉子分數(shù)槽電機作為磁齒輪內電機。對磁齒輪轉速、極槽匹配結構和極弧系數(shù)進行了分析選擇。將正弦充磁下磁齒輪結構與10極12槽永磁同步電機相結合，進行了空載運行分析。計算了磁齒輪風力發(fā)電