旋轉(zhuǎn)變直線傳動(dòng)磁性齒輪的研究.pdf

1、在一些先進(jìn)的工業(yè)應(yīng)用中，需要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。在這些應(yīng)用中通常使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)搭配旋轉(zhuǎn)到直線的機(jī)械連軸器。但是這種結(jié)構(gòu)有復(fù)雜的力學(xué)計(jì)算、較大的空間、頻繁的機(jī)械調(diào)整、高制造和維護(hù)成本和可靠性低等缺點(diǎn)。針對(duì)目前機(jī)械實(shí)現(xiàn)復(fù)合式傳動(dòng)的各類結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，本文研究傳動(dòng)形式上為旋轉(zhuǎn)到直線同軸傳動(dòng)的磁性齒輪，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效率、低成本、非接觸式等特點(diǎn)。
　　本文首先對(duì)基于直線電機(jī)原理的旋轉(zhuǎn)變直線傳動(dòng)磁性齒輪的結(jié)構(gòu)、特性和運(yùn)行原理進(jìn)行了分析。通

2、過(guò)磁場(chǎng)作用將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置由兩部分組成，一個(gè)提供直線運(yùn)動(dòng)，一個(gè)提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維和三維的等效建模。通過(guò)對(duì)磁通分布情況的靜態(tài)仿真，得到磁極位置與磁拉力的關(guān)系曲線。以傅里葉函數(shù)為原型，分別采用等效磁路法和等效電流法對(duì)瞬態(tài)磁力進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。應(yīng)用MATLAB驗(yàn)證理論分析和仿真結(jié)果的一致性。通過(guò)對(duì)等效模型瞬態(tài)性能的定量分析，得到梳齒受力的波動(dòng)規(guī)律。
　　其次，通過(guò)模型分析，對(duì)磁性齒

3、輪的設(shè)計(jì)尺寸，和影響其工作性能的參數(shù)進(jìn)行了討論。繪制出各個(gè)參數(shù)與磁拉力的關(guān)系曲線，包括磁極弧度、氣隙厚度和梳齒厚度。在考慮實(shí)際工程加工水平的前提下對(duì)磁性齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。參考電機(jī)設(shè)計(jì)原則，討論了磁性齒輪的磁滯損耗和渦流損耗。
　　為了改善結(jié)構(gòu)對(duì)磁力波動(dòng)的影響，本文對(duì)磁性齒輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有針對(duì)性的改進(jìn)，包括轉(zhuǎn)子磁極和傳動(dòng)筒內(nèi)梳齒。在磁極結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面，提出了轉(zhuǎn)子兩層永磁體平行和錯(cuò)開(kāi)30°兩種放置方式。在梳齒結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面，提出增加梳齒個(gè)